原因是地球自转轴相对于轨道面的倾斜。大家都知道,地球自转轴相对所有围绕太阳运行的行星倾斜23.5度。所以,地球的轨道有时北极向太阳倾斜,有时倾斜远离太阳。前一种情况中,太阳在赤道的北方,后一种情况则太阳在赤道的南方。
如果太阳在赤道的正上方(对应昼夜平分点),太阳就会从正东方升起。当太阳在赤道以北,它将从正东以北方向升起。而当太阳处于赤道以南,它将于正东以南方向升起。当地球绕太阳旋转,太阳似乎是以一个周期从赤道经过赤道以北又回到赤道,然后经过赤道以南再回到赤道(地球四季的周期)。
因此太阳似乎从赤道到赤道以北的一个周期,然后又回到赤道,然后又回到赤道以南,然后又回到赤道(这标志着地球上季节的周期)。因此,日出的方位角从东方向东北方缓慢变化,后又回到东方,再到东北方,之后又回到东方。
从1994年克莱门特航天器拍摄的月球探测图片里能很好的观察到黄道平面。克莱门特拍摄的图片中(从右至左),月球被地球反射光照亮,太阳从月球较暗的一侧升起,然后依次是土星,火星和水星(左下角三个小点)。
谢谢你回答我之前关于方位角的问题,我在好奇是否日出方位角于一年之中变化的速率是否不变?
不,方位角改变的速率并不是一样的。如果地球的轨道正好是圆形,那么方位角的改变将会是正弦曲线。夏至或冬至时将会变化的最慢(这时日出朝最北或最南),昼夜平分点变化最快(日出在正东方)。
黄道和赤道的关系:赤道是垂直地球自转轴的平面,与轨道平面(黄道)的夹角是轨道倾角,也就是黄赤交角。
在春分时从太阳看到的地球转轴倾角(或倾角)和它相对于自转轴和轨道平面
然而,地球围绕太阳的轨道并不是一个标准的圆形。轨迹略微椭圆,近日点(地球离太阳最近)发生在冬至左右(一月)。所以日出位置的变化并不是标准的正弦曲线,冬至比夏至会变化更快,只是变化并不明显。
分点:是想像中天球赤道在天球上的位置,是每年太阳穿过天球赤道和黄道在天球上交点的天文事件,这造成地球上各地的白天和夜晚几乎等长。只有在分点的瞬间,地球上的日夜分界线才会垂直于赤道。其结果是地球的南北两半球得到相同的照明。 换言之,分点是日下点正好落在赤道上的唯一时刻,意味着在赤道上会看见太阳位在头顶正上方。
地球在轨道上绕着太阳,造成太阳在天球上沿着与赤道(蓝色)倾斜的黄道(红色)上移动位置。
夏至,是二十四节气之一。每年6月21日前后,太阳到达黄经90°时开始。是最早被确定的一个节气。
冬至,又称冬节、贺冬,二十四节气之一、八大天象类节气之一,与夏至相反。冬至日是一年中白昼最短之日,北半球冬至一般都在西历12月21日到12月23日之间,华夏历法用冬至所在月来定义十一月。
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