地球在轨道位置公式计算

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1、 地球在轨道位置的公式计算 严清才 著 二 O 一三年十月 序 福建仙游严清才先生 2000 年 11 月发表在中华现代教育上的地球匀速 公转和圆形轨道的看法 ，是一篇颇具独到见解，别出心裁的好文章。我们知道， 自开普勒创立行星运行三定律之后的数百年间，世人都异口同声地称誉开氏成功 地揭示了天体运动的规律，从而结束了自古代希腊人所乐道的圆形轨道的旧观念。 可是，严清才先生却不拘泥于久被世人所称誉的开氏定律，而把行星运行“复古” ， 把地球看作沿圆形轨道作匀速公转运动。太阳不位于圆心，而位于偏心位置。严 先生根据天文台观测资料和天文年历中的数据，采用相应的公式对太阳日长短， 太阳时长短，节气长短

2、，以及月球视直径大小变化等进行计算，所得结果均符合 “地球匀速公转和圆形轨道的看法” ，应该说，严先生这种大胆尝试和勇于探索的 精神是可喜可贺的，如果严文论证正确严谨，这将是对天体运动规律的新解释的 新看法。 当然，早在喜帕恰斯（公元前二世纪）时代，就曾提出太阳绕地球沿正圆、 匀速、偏心轨道运行。后来，托勒密（公元 90168 年）在解释它的“地心宇宙体 系”的本轮、均轮时，也曾沿袭“偏心”设想去解释太阳和行星运行。但他们均 把地球作为宇宙中心，至于他们是否作过一系列计算和求证，也未可知。严清才 先生则是在正确的基础上，(即太阳为绕转中心）来进行用公式计算和解释，二种 轨道对比，并且所得结果，

3、与观测结果相符，并能用天体力学进行解释。因此， 盼天文学家专家能对严文予以重视，并作出评估。 河北师范大学地理系夏彦民 2000年12月 前言 天文学是最古老的科学，同时也是前沿的科学，它伴随着人类文明进程的产 生和发展，它是人类认识宇宙的科学。在古代观测精度底，对天体运行轨道是椭 圆和偏心圆争论已久了。现代观测精度不断提高，黄经精度准到0.05，发现椭圆 轨道理论计算与观测结果偏差2.3，力学时与世界时不同步力学时偏差1m，因此 对于二种轨道数据对比加以研究。本书根据以19552012年的中国天文年历太阳表 及天文资料数据，计算发现地轴倾斜运动造成轴和测站在轨道上位移1668千米。 地轴倾斜

4、运动所观测的黄经数据仍然是视位置（力学时） ，其计算得出相似地球椭 圆轨道和快慢公转，造就行星近日点位移成为花瓣边缘的不闭合轨道，结果不是 令人满意。经过用新公式计算求出新黄经章动值，再加入黄经中计算得出是地轴 倾斜运动改正为地轴垂直运动的数据，是真实位置（世界时） ，其结果符合偏心圆 闭合轨道。 地球偏心圆轨道地轴垂直运动的二十四个节气时刻偏差1S和角度0.05， 理论计算与观测结果符合，而椭圆轨道地轴倾斜运动的二十四个节气时刻偏差 13m23m之间和黄经偏差3256之间，地轴倾斜运动原因未改正，以致 理论计算也有问题。二者轨道对比精确度显著差异，以偏心圆轨道胜出,偏心圆闭 合轨道真位置世界

5、时视各行星远和近日点无进动。 本书写作过程中，参考多种天文学的书籍和教材，有些天文资料数据引用和 采录于这些书籍，以及请教资深教授，提出许多宝贵意见。使笔者获益匪浅，在 此谨向前辈及有关作者致谢。本书经过30多年研究以计算为主，以20多个公式计 算结果所得20多个表格数据，以及图表说明，内容丰富，通俗易懂，二种轨道数 据对比条理清晰，可作为广大青年和天文爱好者的科普读物与参考，由于我水平 有限，很可能在书中还存在不少缺点、错误、竭望读者批评指正。 严 清 才 2013年10月福建仙游 目录 前言 一、天文学的发展和成就1 二、各种因素影响地球位置计算4 1.黄经岁差 4 2.地轴章动 b5 3

6、.光行差 K6 4.轴直动的世界时和轴倾动的力学时7 5.地轴倾动8 6.地轴左右倾动112 7.地轴前后倾动214 8.地轴章动中地轴左右倾动3和地轴前后倾动415 9.二至日和二分日的地轴倾动与视赤纬关系18 10.平角度 S19 11.节气日新黄经章动A120 12.当日新黄经章动A221 13.每日地轴倾动差 W22 14.真实位置与视位置的区分24 三、二十四个节气的中心差和时刻以及日数计算29 1.节气的中心差 V29 2.节气的时刻 T33 四、地球轨道的各项计算40 1.椭圆轨道的向径、面积速度、线速度、角速度40 2.偏心圆轨道向径、线速度、面积速度、角速度43 3.轨道的偏

7、心率和比值46 五、地轴倾斜运动和地轴垂直运动区分49 1.地轴倾斜运动的后果49 2.地轴垂直运动的成果51 六、地轴直的行星远和近日点无进动计算和解释 52 1.水星远和近日点无进动计算和解释52 2.地球远和近日点无进动计算和解释55 七、 地轴倾的行星远和近日点相对位移、 进动计算和解释57 1.一个公式计算地球远和近日点相对位移、 进动57 2.一个公式计算水星远和近日点相对位移、 进动58 3.地球远和近日点进动值相等和不相等的区别59 八、偏心圆轨道的天体力学60 参考文献61 1 地球在轨道位置的公式计算 福建仙游严清才 提要 本文根据现代中国天文年历和天文资料数据， 经过 3

8、0 多年研究分析， 计算发现 地轴倾斜运动造成北纬测站在轨道上改变位置 1668 千米， 春分日和秋分日黄经偏差 2.3，力学时与世界时不同步力学时偏差 1 P m P ，其它位置黄经偏差3256之 间，视各行星近日点相对位移。二十四个节气的时刻偏差13m P 23m之间 P 。其观 测数据经计算得出相似椭圆不闭合轨道和快慢公转，将地轴倾斜改正为地轴垂直运 动所计算新数据，公式计算结果符合偏心圆轨道，地球环绕太阳的附近轨心公转角 速度、线速度、面积速度是匀速，地球所受太阳引力与扫过面积速度平方成反比， 每日公转线速度和向径达到 810 位有效数字。偏心圆轨道二十四个节气的时刻偏 差1 P S

9、P 和角度0.05，二者轨道精度相差有显著差异，以偏心圆轨道胜出，偏心圆 闭合轨道轴直地心真位置世界时视各行星（包括地球）远和近日点无进动。 一、天文学的发展和成就 人类文明史证明，科学技术进步取决于人类社会存在的物质条件，最早产生 和发展起来的科学部门，往往是与生产和生活实践关系最密切的那些知识领域。 天文学正是与人类文明同时发端的一门古老科学。不难想象，人类在文字记载之 前，由于农牧业生产和实际生活的需要，就开始注意某些显著的天象了，如掌握 季节变化，记录时间和确定方向，都离不开对日月辰运行的观测，自有了文字之 后，天文学便在人类文明的发祥地萌芽诞生了。 希腊有位天文学家喜帕恰斯（公元前

10、190 年前 125 年）是古代方位天文学 的奠基人，他通过自己的辛勤观测和对前人观测资料的分析，算出了一年较准确 长度，测得白道与黄道交角约为 5 P P ，发现其交点每 19 年沿黄道移动一周，还发现 了岁差，并提出太阳绕地沿正圆，匀速，偏心轨道运行，还编制 1080 个恒星的星 2 表，对西方天文学的发展起了很大的作用。 在喜帕恰斯以后300年中，最令人瞩目的是工作在埃及亚历山大的天文学家托 勒密（公元90年168年） ，他集古代希腊天文学之大成，写出不朽的巨著大综 合论 ，后来阿拉伯人译成为天文学大成 ，在解释它的“地心宇宙体系的本轮和 均轮时，也沿袭“偏心”设想去解释太阳和行星运行。

11、但他们均把地球作宇宙中心， 在以后1000多年内，被欧洲和西亚人一直奉为经典。 波兰天文学家哥白尼（公元1473年1543年）经过近40年的潜心观测和研究， 终于断定托勒密地系是错误的，他认为居于宇宙中心的不是地球而是太阳，包括 地球在内的行星都是围着太阳运转。地球不仅公转，而且还绕轴自转。哥白尼的 不朽之作天体运行论全面地解决了天文学中的基本问题，彻底改变了那个时 代的宇宙观念，他的日心地动开辟了经典天文学的道路，为近代天文学的发展奠 定了基础。 古代因观测精度很低，到哥白尼时代也只有 34 位有效数字，相当角度的几 个角分，只能粗略建立行星运动理论，即日心圆轨道理论，不久发现理论计算同 观

12、测结果出现偏差，他提出偏心圆轨道来描述和推理，相应偏差变小，而且他用 各种计算很细致，结果还是不令人满意。 德国天文学家开普勒(1571 年1630 年）继承了他的老师第谷的大量观测资 料， 用准确一些精度为 12 角分， 也有 45 位有效数字， 只比偏心圆轨道提高 1 2 位数。他沿用了偏心轮，均轮等各种组合试图说明火星的观测花了一年半时间， 作了七十次计算却失败了，即检验偏心圆轨道理论偏差明显，开普勒在哥白尼的 基础又迈前了一步，抛弃偏心圆轨道，于 1609 年在著作新天文学中发表第一、 二定律；认为所有行星绕太阳运动轨道为椭圆，太阳在一个焦点。第二定律；行 星的向径在单位时间内扫过的面

13、积相等，因此行星在近日点附近比远日点附近运 动的快。1619 年在宇宙谐和论中发表第三定律；行星绕太阳运动的周期的平 方与它们轨道半长径的立方成正比，开普勒行星运动第三定律为经典天文学奠定 了基础。 但是，开普勒时代精度为 12 角分，已有观测黄经及地轴进动就提出轨道是 椭圆，对于 1 角分以下的几十角秒是难于观测和发现，所以当时还未发现力学时 与世界时不同步，还未发现光行差 20.4955、地轴章动18、以及地轴倾斜运动 导致黄经偏差3256之间，也未发现行星椭圆轨道近日点位移为不闭合轨 3 道，在当时未发现黄经合计达 1.5 角分左右，因此，人们对此差异引起不断探讨和 新思路及不同看法。

14、英国近代史上最盛名的科学家牛顿（1642 年1727 年）用自己创立了微积分 理论在伽利略，开普勒等人观测的实验基础上，对杂乱的资料进行整理和概括， 从中找出天体之间运动的原因（即相互关系）建立牛顿力学体系，他的运动三定 律和万有引力定律为天体力学的发展奠定了基础。 18 与 19 两个世纪是天文学的发展时间，由于科学技术进步，天文望远镜及终 端设备，辅助配件的性能越来越先进，使天体测量的精度不断提高，从而导致了 一系列重大发现，自哥白尼书发表之后，为彻底验证它的正确，人们一直在试图 找到恒星的周年视位移，英国天文学家布拉德雷（1693 年1762 年）在作这种观 测时，虽然未能如愿，但却意外地发现光行差，过后又发现地轴章动，又过 100 年，德国的天文学家贝塞尔（17