赤道与黄道是不是一个概念?- 陆声俊

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赤道与黄道是不是一个概念?

陆声俊

 

答:通过上问的解答,我们已知黄道是地球或者行星绕太阳公转──在天球上的平行轨道面。而赤道则不同,古今概念有很大差异,今天的赤道指:以地球中心为坐标,划一个与地轴成直角相交的平面,赤道即是地球的表面点,是地球自转轨迹中心的圆周线,赤道半径 6378.137Km ;两极半径 6359.752Km;平均半径 6371.012Km ;赤道周长 40075.7Km。如果把地球看做一个纯圆球体的话,那么,赤道便是距离南北两极相等的一个球面大圆(就跟发动机飞轮外圆一样)。它把地球分为南北两半球,赤道作为外圆正好居中,其以北是北半球,以南是南半球。所以,赤道也是划分地球纬度的基线。赤道的纬度为0°。赤道是地球上重力最小的地方。赤道是南北纬线的起点(即零度纬线),也是地球上最长的纬线。这是今天的赤道概念,它跟黄道完全不是一码事。

但赤道的古义又不同,古代的浑天说认为,天是个浑圆形的球体,如果把南北看成两极的话,那么赤道便是自东而西穿过头顶,即天球表面距离南北两极相等的圆周线。今天的天文学称之为天球赤道,类同于黄道。《汉书•天文志》载:“立春、春分,月东从青道……立夏、夏至,南从赤道。” 又《后汉书•律历志下》“黄道去极”刘昭注引汉张衡《浑仪》:“赤道横带浑天之腹,去极九十一度十六分之五。”《尚书•洪范》“日月之行则有冬有夏”唐孔颖达疏:“正当天之中央、南北二极中等之处谓之赤道,去南北极各九十一度。”明•何景明《六月望月食》诗:“未月黄衢厄,妖遮赤道行。”这些讲的都是类同于黄道的天球赤道。

但也有指地球赤道的说法,例清•徐继畲《地球志略》:“地球从东西直剖之,北极在上,南极在下,赤道横绕地球之中,日驭之所正照也。”又清•黄遵宪《以莲菊桃作歌》:“地球南北倘倒转,赤道逼人寒暑变。”总之,赤道一词的概念古今有歧义,但不外乎天球赤道与地球赤道之辨,应该说两者都说的过去。但在如今认知时,宜以黄道同赤道严格区分,以矫正歧义。即赤道该以现代天文学的定义为宜,也就是说赤道是地球南北纬线的起点。

而相对于纬线的另一条线,则叫子午线,也叫经线。经线连接南北两极,表示南北方向。经线和纬线的交错,才能构成地球上的经纬网,从而形成纵横坐标,绘制出全球地图,便于人们给地球以精确的测量。于是,地球上任何一个地方,人们都可以用一条经线和纬线的交叉点来表示。从南到北或者从北到南,所有的经线长度是相等的,但纬线越靠近南北极地,则越短。于是,这就有个问题,纬线的0度可以赤道为起点,那么,长度完全相等的经线又该如何区分呢?西历.1884年的10月1日,全球科学家在美国的华盛顿召开了国际子午线会议。10月23日,大会通过一项决议向全世界各国政府正式建议,采用经过英国伦敦格林尼治天文台子午仪中心的子午线,作为计算经度起点的本初子午线。所谓本初子午线,就是把该台所处的子午线从0°经线算起,向东划分0°~180°,为东经度,向西划分0°~180°.为西经度。1953年,格林尼治天文台迁移到东经0°20′25〃的地方,但全球经度仍然以原址为零点计算。所以,在英国伦敦有一条为0度的本初子午线。

再说,黄道和赤道这两个概念的不同在于:前者是地球或者说行星绕太阳公转的天球平面,而后者只是地球自转的球面轨道。如果从字面的意义理解,赤是红、是热、是被阳光直照的意思的话,那么,赤道便是地球上一年四季太阳当头直射,没有寒暑之分的热带地区了。事实上,这样的理解是似是而非的。因为你不能说它是这样,也不能说它不是这样。因为,所谓地球的自转轨道平面,是相对地轴来说的,而不是相对太阳的直照来说的。于是,这就有个明显的问题,假如地球的自转轨道始终是对着太阳转动不变,那么,对赤道作这种字面意义上的理解,肯定就是对的。事实上,靠近赤道面,也的确是热带,一年四季的温差很小。问题是地球的自转并不老是赤道迎着太阳直照,它在绕太阳的公转中,转一圈即一年的行程中,其地轴受外力的作用而两次偏南或偏北的晃动。在此晃动过程中,其自转轨道并没变,但南北球的受光面,则发生明显的倾斜和变化,从而造成南北球的四季相对。在这一过程的变化中,南北两半球夏天的太阳对着地面,几乎都是直照,但你不能说这是地球自转的赤道发生了位移。

其实这个道理用生活经验可以直观感觉,陀螺是一种游戏工具,70代以前的生人,做小孩时,城市和农村的孩子们都会玩。但现在很少看见了。我们就拿陀螺比地球。陀螺因上圆下尖,所以,下尖的一点跟上圆是对应的,可作为圆心能够转动的轴,再让下尖的轴心接触地面,然后用鞭绳套住轴外的圆面,该轴外的圆面就相当是地球的赤道,而且道理是一模一样的。然后,玩游戏的人用力把鞭绳拉动,陀螺受鞭绳拉力的作用在地上就自转起来了。倘若要它加速快转的话,那么,玩游戏的人就要用鞭抽。在这个抽打自转的过程中,陀螺因受外力作用,其轴心的上圆(即下尖的对极)在转动的过程中,有时歪向左边,有时歪向右边。但自转的平面,则始终不变。假如我们在灯光下观察陀螺左右(即南北极)歪斜过程中的受光面,显然,受光面会随陀螺南北倾斜度的不同而变,而且会非常明显。而地球在公转过程中,其自转因受宇宙其他们引力的影响而南北晃动,就跟上述陀螺旋转的比喻一模一样。

现代天文学测定,由于地球的自转轴决定赤道平面,所以赤道平面不能与黄道完全平行,而有23°26'的夹角,这就是所谓的黄赤交角。该交角由赤道平面和黄道平面与天球的交集所形成,这两个平面的交叉点,正好在一条天球直径线的两端点,因此也叫二分点,即春分与秋分。太阳从南向北经过的二分点,称为春分点;太阳从北向南经过的二分点,称为秋分点。

换一句话说,一年四季的形成,所谓太阳“向南”和“向北”的现代天文表达,根本就是一种错觉,事实上这种向南与向北,是由地球在公转过程中,其自转轴心的两极偏移所引起。也就是地球在公转过程中,使太阳直射点在南北回归线之间来回移动,这样,便使地球上每个地方在一年中的太阳高度并不一样。于是形成四季。夏季在一年中太阳当头高照,是白昼最长的季节。冬季在一年中太阳最低,是白昼最短的季节。可是,这种寒暑变迁,并不由日地距离的远近,即约500&127;万千米微小变化的差别而造成,经验告诉人们,这种差别而是由太阳对地面的直射还是斜射,以及日照时间的长短而造成。对于我们居于北半球中纬度的人们而言,“夏至”的前后,日中时的阳光几乎垂直地照射于地面。按字面意义理解,这才称得上准“赤”道。可是,显然我们并不在赤道面上,而在北回归线的纬度上。

到了“冬至”前后,中午时的阳光,则十分倾斜地射向地面。而照射角度的大小,正好决定热量接受的多少,从而造成地面气温的高低。此外,“夏至”前后,太阳从东北方升起,又在西北方落下,处地平上的时间很长。这叫昼长夜短,使地面处于长时间的光照之中,因而地面气温必高;反过来的“冬至”前后,太阳从东南方升起,到西南方就落下,处地平之上的时间甚短,这叫昼短夜长,必然使地面的温度急剧下降。如此冬夏形成。至于“春分”和“秋分”前后,则太阳照射的角度,正好介于两种情况之间。且太阳从正东附近升起,正西附近下落,昼夜长短相近,于是,便形成了不冷不热的春秋两季。

以上这些,就是敝人所理解的赤道与黄道的不同,以及两者之间各不相同的自然关系。