恒星年是以恒定不動的恒星為參考點而得到的,所以,它是地球公轉360°的時間,是地球公轉的真正周期。用日的單位表示,其長度為365.2564日,即365日6小時9分10秒。
2.回歸年
地球公轉的春分點周期就是回歸年。這種周期單位是以春分點為參考點得到的。在一個回歸年期間,從太陽中心上看,地球中心連續兩次過春分點;從地球中心上看,太陽中心連續兩次過春分點。從地心天球的角度來講,一個回歸年的長度就是視太陽中心在黃道上,連續兩次通過春分點的時間間隔。
春分點是黃道和天赤道的一個交點,它在黃道上的位置不是固定不變的,每年西移50義.29,也就是說春分點在以“年”為單位的時間裏,是個動點,移動的方向是自東向西的,即順時針方向。而視太陽在黃道上的運行方向是自西向東的,即逆時針的。這兩個方向是相反的,所以,視太陽中心連續兩次春分點所走的角度不足360°,而是360°-50義.29即359°59憶9義.71,這就是在一個回歸年期間地球公轉的角度。因此,回歸年不是地球公轉的真正周期,隻表示地球公轉359°59憶9義.71的角度所需要的時間,用日的單位表示,其長度為365.2422日,即365日5小時48分46秒。
3.近點年
地球公轉的近日點周期就是近點年。這種周期單位是以地球軌道的近日點為參考點而得到的。在一個近點年期間,地球中心(或視太陽中心)連續兩次過地球軌道的近日點。由於近日點是一個動點,它在黃道上的移動方向是自西向東的,即與地球公轉方向(或太陽周年視運動的方向)相同,移動的量為每年11義,所以,近點年也不是地球公轉的真正周期,一個近點年地球公轉的角度為360°+11義,即360°0憶11義,用日的單位來表示,其長度365.2596日,即365日6小時13分53秒。
恒星年才是地球公轉的真正周期。回歸年是地球寒暑變化周期,即四季變化的周期,它與人類的生活生產關係極為密切。回歸年略短於恒星年,每年短20分24秒,在天文學上稱為歲差。
為什麼春分點每年西移50義.29而造成歲差現象呢?這是地軸進動的結果。
地軸的進動同地球的自轉、地球的形狀、黃赤交角的存在以及月球繞地球公轉軌道的特征,有著密切的聯係。
地軸的進動類似於陀螺的旋轉軸環繞鉛垂線的擺動。當疾轉的陀螺傾斜時,旋轉軸就繞著與地麵垂直的軸線,畫圓錐麵,陀螺軸發生緩慢的晃動。這是因為地球引力有使它傾倒的趨勢,而陀螺本身旋轉運動的慣性作用,又使它維持不倒,於是便在引力作用下發生緩慢的晃動。這就是陀螺的進動。
地球就好像是一個不停地旋轉著的龐大無比的大“陀螺”,由於慣性作用,地球始終在不停地自轉著。地球自身的形狀類似於一個橢球體,赤道部分是凸出的,即有一個赤道隆起帶。同時,由於黃赤交角的存在,太陽中心與地球中心的連線,不是經常通過赤道隆起帶的。所以,太陽對地球的吸引力,尤其是對於赤道隆起帶的吸引力,是不平衡的。另外,月球繞地球公轉的軌道平麵,與黃道麵和天赤道麵都不重合,與黃道麵呈5°9憶的夾角,也就是說,地球中心與月球中心的連線,也不是經常通過赤道隆起帶。所以,月球對地球的吸引力,尤其是對赤道隆起帶的吸引力,也是不平衡的。
日月的這種不平衡吸引力,力圖使赤道麵與地球軌道麵相重合,達到平衡狀態。但是,地球自轉的慣性作用,使其維持這種傾斜狀態。於是,地球就在月球和太陽的不平衡的吸引力共同作用下產生了擺動,這種擺動表現為地軸以黃軸為軸做周期性的圓錐運動,圓錐的半徑為23°26憶,即等於黃赤交角。地軸的這種運動,稱為地軸進動。地軸進動方向為自東向西,即同地球自轉和公轉方向相反,而陀螺的進動方向與自轉方向是一致的。
這是因為陀螺有“傾倒”的趨勢,而地軸有“直立”的趨勢。
地軸進動的速度非常緩慢,每年進動50義.29,進動的周期是25800年。
由於地軸的進動,造成地球赤道麵在空間的傾斜方向發生了改變,引起天赤道相應的變化,致使天赤道與黃道的交點——春分點和秋分點,在黃道上相應地移動。移動的方向是自東向西的,即與地球公轉方向相反,每年移動的角度為50義.29。因此,年的長度,以春分點為參考點周期單位要比以恒定不動的恒星為參考點的周期單位略短,這就是歲差產生的原因。
由於地軸的進動,造成地球的南北兩極的空間指向發生改變,使天極以25800年為周期繞黃極運動。所以,天北極和天南極在天球上的位置也是在緩慢地移動著。北極星在公元前3000年曾是天龍座琢星,目前的北極星在小熊座琢星附近,到公元7000年,將移到仙王座琢星附近,到公元14000年,織女星將成為北極星。