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黄道または黄道面は、地球が太陽の周りを公転する面です。[1] [2] [a]地球上の観測者から見ると、太陽は1年かけて天球の周りを動き、星を背景に黄道に沿った軌跡を描きます。[3]黄道は重要な基準面であり、黄道座標系の基礎となっています。
太陽の見かけの動き
黄道とは、一年を通して太陽が動く見かけの軌道のことである。[4]
地球は1年かけて太陽の周りを一周するため、太陽の見かけの位置は黄道を1周するのに1年かかります。1年は365日強で、太陽は毎日1°弱東に移動しています[5]。恒星に対する太陽の位置のこの小さな違いにより、地球の表面のどの場所も、地球が公転していない場合よりも毎日約4分遅く太陽に追いつき（そして太陽の真北または南に位置することになります）、地球上の1日は、約23時間56分の恒星日ではなく、24時間です。これも単純化したものであって、太陽の周りを一定の速度で公転する仮想の地球に基づいています。地球が太陽の周りを公転する実際の速度は年間を通じてわずかに変化するため、太陽が黄道に沿って移動するように見える速度も変化します。例えば、太陽は毎年約185日間天の赤道の北に位置し、約180日間南に位置します。[6]軌道速度の変化は、均時差の一部を説明します。[7]
地球が地球と月の重心の周りを動くため、太陽の見かけの軌道は約1 か月周期でわずかに揺れ動きます。太陽系の他の惑星によるさらなる摂動により、地球と月の重心は平均位置の周りを複雑にわずかに揺れ動きます。
天の赤道との関係
地球の自転軸は軌道面に対して垂直ではないため、地球の赤道面は黄道面と同一平面ではなく、黄道に対して約 23.4° の角度で傾いており、これは黄道傾斜角として知られています。[8]赤道を天球に投影して天の赤道を形成すると、春分点と呼ばれる 2 つの点で黄道を横切ります。黄道に沿った見かけ上の運動において、太陽はこれらの点で天の赤道を横切り、1 つは南から北へ、もう 1 つは北から南へ横切ります。[5]南から北への横断は3 月の春分点として知られており、牡羊座の最初の点や天の赤道上の黄道の昇交点としても知られています。 [9]北から南への横断は9 月の春分点または下降交点です。
地球の軸と赤道の向きは空間的に固定されておらず、約 26,000 年の周期で黄道の極の周りを回転します。これは主に月と太陽の重力が地球の赤道の膨らみに及ぼす影響によるため、月太陽歳差運動と呼ばれます。同様に、黄道自体も固定されていません。太陽系の他の天体の重力摂動により、地球の軌道面、つまり黄道に非常に小さな動きが生じます。これは惑星歳差運動と呼ばれます。これら 2 つの運動の複合作用は一般歳差運動と呼ばれ、春分点の位置を 1 年に約 50秒角(約 0.014°) 変化させます。[10]
もう一度言いますが、これは単純化した説明です。月の周期運動と太陽（実際には地球の軌道上の運動）の見かけの周期運動により、地球の軸、ひいては天の赤道に短期的な小振幅の周期的振動が生じます。これは章動と呼ばれます。 [11] これにより、春分点の位置に周期的な要素が加わります。歳差運動と章動が完全に更新された天の赤道と（3 月の）春分点の位置は、真の赤道と春分点と呼ばれます。章動のない位置は平均赤道と春分点です。[12]
黄道の傾斜
黄道傾斜角は、天文学者が黄道に対する地球の赤道の傾き、または黄道に垂直な方向に対する地球の自転軸の傾きを表すために使用する用語です。黄道傾斜角は約23.4°で、現在は惑星の摂動により100年ごとに0.013度（47秒角）減少しています。[13]
黄道傾斜角の角度値は、長年にわたる地球や他の惑星の運動の観測によって求められます。観測の精度が向上し、力学の理解が深まるにつれて、天文学者は新しい基本的な暦を作成し、これらの暦から黄道傾斜角を含むさまざまな天文学的値が導き出されます。
1983 年までは、任意の日付の黄道傾斜角は、1895 年頃までの惑星の位置を分析した ニューカムの研究から計算されていました。
ε = 23°27′08.26″ − 46.845″ T − 0.0059″ T 2 + 0.00181″ T 3
ここでεは黄道傾斜角、TはB1900.0から当該日までの熱帯世紀である。 [15]
1984年からは、ジェット推進研究所のコンピュータ生成の天体暦であるDEシリーズが、天文年鑑の基本天体暦として採用されました。1911年から1979年までの観測を分析したDE200に基づく黄道傾斜角は、次のように計算されました。
ε = 23°26′21.45″ − 46.815″ T − 0.0006″ T 2 + 0.00181″ T 3
ここで、TはJ2000.0からのユリウス世紀である。[16]
JPLの基本暦は継続的に更新されている。 2010年の天文年鑑では次のように規定されている。[17]
ε = 23°26′21.406″ − 46.836769″ T − 0.0001831″ T 2 + 0.00200340″ T 3 − 0.576×10 −6 ″ T 4 − 4.34×10 −8 ″ T 5
これらの黄道傾斜角の表現は、比較的短い期間、おそらく数世紀にわたる高精度を意図しています。[18] J. Laskarは、10,000年間にわたってT 10を0.04″ / 1000年に近づける表現を計算しました。[14]
これらの式はすべて平均傾斜角、つまり赤道の章動角を含まないものについてです。真のまたは瞬間的な傾斜角には章動角が含まれます。[19]
太陽系の平面
太陽系の主要な天体のほとんどは、ほぼ同じ平面で太陽の周りを回っています。これは、太陽系が原始惑星系円盤から形成された方法によるものと考えられます。おそらく、現在最も近い円盤の表現は、太陽系の不変面として知られています。地球の軌道、つまり黄道は、不変面に対して 1° 強傾いており、木星の軌道はその 0.5° 強以内、その他の主要な惑星はすべて約 6° 以内です。このため、太陽系のほとんどの天体は、空で黄道に非常に近いように見えます。
不変面は太陽系全体の角運動量によって定義され、基本的には太陽系内の全天体の軌道角運動量と自転角運動量のベクトル和である。全体の60%以上は木星の軌道によるものである。 [20]この和を求めるには太陽系内の全天体の正確な知識が必要であるため、やや不確実な値となる。不変面の正確な位置に関する不確実性、および黄道が太陽の見かけの動きによって明確に定義されているため、精度と利便性の両方の観点から、黄道が太陽系の基準面として使用されている。不変面の代わりに黄道を使用することの唯一の欠点は、地質学的時間スケールでは、黄道が空の遠い背景にある固定された基準点に対して動いてしまうことである。[21] [22]
天体基準面
黄道は天球上の位置の基準として使われる2つの基本面のうちの1つであり、もう1つは天の赤道である。黄道に垂直なのは黄道極であり、北黄極は赤道の北の極である。2つの基本面のうち、黄道は背景の星に対して不動に近く、惑星の歳差運動による黄道の運動は天の赤道のおよそ1/100である。[23]
球面座標は、黄道経度緯度または天体経度緯度とも呼ばれ、黄道を基準とした天球上の物体の位置を指定するために使用されます。経度は、太陽が移動するのと同じ方向である3月の春分点から黄道に沿って東向きに正に[5] 0°から360°まで測定されます。緯度は、黄道自体が緯度0°であるとして、黄道に垂直に、北向きに+90°、南向きに-90°まで測定されます。完全な球面位置の場合、距離パラメータも必要です。異なる距離の単位は物体ごとに使用されます。太陽系内では天文単位が使用され、地球に近い物体には地球の半径またはキロメートルが使用されます。対応する右手系の直交座標系も時々使用されます。 x軸は3月の春分点に向けられ、y軸は東に90°、z軸は北黄道極に向けられ、天文単位が測定単位となる。黄道座標の記号はある程度標準化されている。表を参照のこと。[24]
黄道座標は太陽系の天体の位置を指定するのに便利です。ほとんどの惑星の軌道は黄道に対して小さな傾斜角を持ち、そのため空では常に黄道に比較的近い位置に見えるからです。地球の軌道、つまり黄道はほとんど動かないため、恒星に対する相対的に固定された基準となります。
春分点の歳差運動のため、天球上の物体の黄道座標は絶えず変化しています。黄道座標で位置を指定するには、特定の春分点、つまり特定の日付の春分点（元号）を指定する必要があります。座標は、その日付の春分点の方向を参照します。たとえば、天文年鑑[27]には、2010年1月4日0時地球時間における火星の太陽中心位置が、経度118°09′15.8″、緯度+1°43′16.7″、真の太陽中心距離1.6302454 AU、平均春分点と黄道は日付と記載されています。これは、章動を追加せずに、上記と同様に2010年1月4日0時TTの 平均春分点を指定します。
日食
月の軌道は黄道に対して約 5.145° しか傾いておらず、太陽は常に黄道のすぐ近くにあるため、日食は常に黄道上またはその近くで発生します。月の軌道の傾きのため、日食は太陽と月の合や衝のたびに発生するわけではなく、月が昇交点または降交点の近くにあり、同時に合 (新月) または衝 (満月) にある場合にのみ発生します。黄道がこのように名付けられたのは、古代人が日食は月が黄道を通過するときにのみ発生することに気付いたためです。[28]
春分と夏至
春分と夏至の正確な瞬間は、太陽の見かけの黄経（行差と章動の影響を含む）が0°、90°、180°、270°である時です。地球の軌道の摂動と暦の異常のため、これらの日付は固定されていません。[29]
星座の中で
黄道は現在、以下の星座を通過します。
くじら座、オリオン座、ろくぶん座は黄道上にはないが、月や惑星が時折現れるほど近い。[31]
占星術
黄道は黄道帯の中心を形成し、黄道帯は緯度約20度の天の帯で、太陽、月、惑星は常にこの帯を動いているように見えます。[32]伝統的に、この領域は経度30度の12の星座 に分割され、それぞれが1か月の太陽の動きとほぼ同じです。[33]古代では、星座は黄道をまたぐ12の星座にほぼ対応していました。[34] これらの星座は、現代の用語でまだ使用されることがあります。「牡羊座の第一点」は、3月の春分点の太陽が実際に牡羊座にあったときに名付けられました。春分点の歳差運動により、その後魚座に移動しました。[35]
参照
注釈と参考文献
- ^ 厳密には、小さな変動を平均化した平均軌道の平面です。
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- ^ abc 天球上の北と南の方向は、北天の極と南天の極に向かう方向です。東は地球が自転する方向で、西はその反対です。
- ^ 天文年鑑 2010、第 C 節
- ^ 補足説明書（1992年）、第1.233項
- ^ 補足説明（1992年）、733ページ
- ^ 天文年鑑 2010、p. M2 および M6
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外部リンク
無料辞書のウィクショナリーで「黄道」を調べてください。
ウィキバーシティには黄道に関する学習リソースがあります。
クイズ
- 黄道：天球上の太陽の年間の軌道 ダーラム大学物理学部
- 季節と黄道シミュレーター ネブラスカ大学リンカーン校
- 空の測定 天球のクイックガイド ジェームズ・B・ケーラー、イリノイ大学
- 地球の季節 2007年10月13日アーカイブウェイバックマシンアメリカ海軍天文台
- 基礎 - 黄道、赤道、座標系 AstrologyClub.Org
- 木下 秀次; 青木 誠 (1983). 「黄道の定義」.天体力学. 31 (4): 329–338. Bibcode :1983CeMec..31..329K. doi :10.1007/BF01230290. S2CID 122913096.; LeVerrier、Newcomb、Standish の定義の比較。
