黄道：定义与太阳的轨道

黄道

黄道的定义

黄道是太阳绕地球的视轨道在天穹上的投影。从物理上讲，它对应于地球绕太阳公转的轨道平面。

倾角与黄道星座

换句话说，黄道是一个相对于天赤道倾斜约23.5°的大圆（地球自转轴倾角）。它是太阳在一年中似乎穿过黄道星座的路径。

北半球天空中沿黄道的行星位置

行星在黄道上的运动

太阳系的行星（水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星）在黄道周围称为黄道面的狭窄带状区域内移动。由于行星轨道相对于该平面的倾角很小，行星总是靠近黄道，如图所示。

纬度和季节的影响

黄道与天赤道（地球赤道的投影）形成23.5度的夹角。地平线以上可见的黄道比例取决于观测者的纬度和季节。

赤道处黄道的视运动

在赤道（纬度0°），如何可视化黄道在一天中的视运动？

• 日出：日出时，黄道几乎与地平线平行。因此，相对于地平线的倾角接近0度。
• 上午：随着太阳在天空中升高，黄道似乎变得更加直立，相对于地平线越来越倾斜。
• 正午：正午，当太阳在天空中最高时，黄道达到相对于地平线的最大倾角，约为66.5度（90° - 23.5°）。
• 下午：正午过后，黄道开始再次向地平线倾斜，逐渐恢复到更水平的位置。
• 日落：日落时，黄道再次几乎与地平线平行，倾角接近0度。
• 入夜：夜间，黄道的视运动遵循与白天观察到的相似的模式，但可见的是星星和行星而不是太阳。随着夜晚的推进，黄道开始相对于地平线倾斜，变得越来越垂直。
• 午夜：午夜时，黄道达到相对于地平线的最大倾角，约为66.5度（90° - 23.5°）。这是黄道相对于地平线最垂直的点。
• 黎明：就在日出之前，黄道再次几乎与地平线平行，倾角接近0度。

纬度45°处黄道的视运动

在纬度45°，如何可视化黄道在一天中的视运动？

• 日出：日出时，黄道相对于地平线的倾角约为23.5度。
• 上午：随着太阳在天空中升高，黄道似乎变得更加直立，相对于地平线越来越倾斜。倾角逐渐增大。
• 正午：正午，当太阳在天空中最高时，黄道达到相对于地平线的最大倾角，约为68.5度（90° - 45° + 23.5°）。
• 下午：正午过后，黄道开始再次向地平线倾斜，逐渐恢复到更水平的位置。
• 日落：日落时，黄道再次相对于地平线倾斜，倾角约为23.5度。
• 夜晚：夜间，黄道的视运动遵循与白天观察到的相似的模式，但可见的是星星和行星而不是太阳。随着夜晚的推进，黄道开始相对于地平线倾斜，变得越来越垂直。

北极点处黄道的视运动

在纬度90°（北极点），黄道在一天中的视运动与在赤道或中纬度观察到的非常不同。

• 日出：在北极点，「日出」的概念与低纬度观察到的不同。由于地球自转轴的倾斜，太阳可能根据季节在很长一段时间内保持在地平线之上或之下。在极昼（午夜太阳）期间，太阳在地平线之上停留24小时。在极夜期间，太阳在地平线之下停留24小时。
• 上午：在极昼期间，太阳在天空中描述一条圆形轨迹，始终停留在地平线之上。黄道，即地球绕太阳公转的轨道平面，表现为环绕地平线的水平线。黄道相对于地平线的倾角是恒定的，等于23.5度，但始终与地平线平行。
• 正午：正午，当太阳在天空中最高时，黄道保持与地平线平行。黄道相对于地平线的倾角仍为23.5度。太阳达到天空中的最高点，但由于地球自转轴的倾斜，它相对于地平线仍然较低。
• 下午：在极昼期间，太阳继续在天空中的圆形轨迹，始终停留在地平线之上。黄道保持与地平线平行，倾角恒定为23.5度。
• 日落：在北极点，「日落」的概念也不同。在极昼期间，太阳不落下，而是继续在天空中的圆形轨迹。在极夜期间，太阳在地平线之下停留24小时。
• 入夜：在极夜期间，太阳在地平线之下停留24小时。始终与地平线平行的黄道不可见，因为它位于地平线之下。
• 午夜：午夜，在极昼期间，太阳位于天空中圆形轨迹的最低点，但仍始终在地平线之上。黄道保持与地平线平行，倾角恒定为23.5度。

黄道圈与地平线

黄道确实是天球上的一个完整的圆，但这个圆并不总是平均地分为地平线以上可见的部分和下面的部分。地平线以上可见的黄道比例取决于纬度和季节。

观测者的纬度

在赤道：在春分和秋分期间，黄道几乎与地平线平行。在这种情况下，黄道的一半可以在地平线以上看到，另一半在下面。然而，由于黄道相对于天赤道23.5°的倾角，这在一年中可能会略有变化。

在纬度45°：黄道相对于地平线更倾斜。在一年中的部分时间里，黄道的更大部分可以在地平线以上看到，但根据季节，总是有一部分在下面。

在极地（纬度90°）：在极昼的月份里，黄道沿着与地平线平行的圆运行，这意味着整个黄道在24小时内都在地平线以上可见，不会落下。

季节与太阳的位置

• 在春分和秋分（3月21日和9月21日），黄道在赤道处相对于地平线的倾角几乎为0°，因此太阳的轨迹穿过地平线，昼夜相等。
• 在夏至（约6月21日），北半球天空中黄道更高，这使得黄道的上部更可见，太阳在天空中移动得更高。
• 在冬至（约12月21日），北半球天空中黄道更低，黄道的下部更可见，白天更短。

在北半球观测黄道

与天赤道的交点

黄道在称为春分点和秋分点的两个点与天赤道相交。这些点定义了它与天赤道相交的位置。黄道的倾角在至点附近达到最大值，从而标志着相对于地平线的极端角度。

观测方法

• 用肉眼：傍晚时分，寻找行星或月亮的排列；它们描绘出黄道。
• 使用工具：有许多天空观测应用程序可以帮助天文爱好者探索夜空、识别星座、行星、恒星和其他天体（Stellarium、SkySafari、Star Walk 2、Night Sky、Google Sky Map、Celestron SkyPortal等）。

总之，在北半球，黄道表现为天空中一条倾斜的带，由行星和黄道星座的排列清晰地标示出来。