第四章 天体视运动

第四章天体视运动
天体始终处于不断地运动之中，这使得天体的位置坐标不断发生变化，并由此产生一系列与航海有关的天文现象。

同时，不论是天文定位基本原理的直接应用还是高度差法，都需要获得所测天体在观测瞬间的位置坐标。

因此，航海人员有必要掌握天体的运动规律，以及由此产生的天体位置坐标的变化。

第一节天体周日视运动
在宇宙中，天体的运动是绝对的，但并不存在固定不动的位置点可供观测这样的绝对运动，因此处于不同位置点的测者所观测到的天体运动，都是与测者位置点的运动相联系的相对运动。

位于地球表面的测者所观测到的天体相对运动，称为天体视运动，其中又以天体周日视运动最为显著。

一、天体周日视运动及其成因
度逐渐增大，中午经过测者午圈时，高度达到
最大，随后高度逐渐降低，在傍晚时降没于西
方地平线之下。

夜间仰观星空，月亮、行星和
恒星也都有这一形式的运动。

在这种运动中，
天体，特别是恒星，相对位置保持不变，都以
同一角速度围绕天轴自东向西运动。

天体这种
以一天为周期、绕着天轴（地轴）自东向西的
运动，称为天体周日视运动。

事实上，天体周日视运动是地球本身自西
向东自转运动的反映。

如图4-1-1所示，地球
绕地轴以赤道上箭头所指的方向自西向东旋
转，一天转动一周，称为地球自转。

位于地球
表面的观测者，感觉不到地球自转，却看到天
球带动所有天体作相反方向的相对运动，即绕着天轴以天赤道上箭头所指的方向自东向西匀
速旋转，一天转动一周，与地球自转周期相同。

在天球上，天体周日视运动的轨迹称为天体周日平行圈。

由图4-1-1可知，不考虑天轴的空间稳定性，天体周日平行圈与天赤道平行，即为天体的赤纬圈（平行于天赤道的小圆，圆上每一点的赤纬值相等）。

显然，当天体的赤纬等于0︒时，其周日平行圈与天赤道重合。

即便天体周日视运动由地球自转引起，为了研究和分析问题的方便，通常假设地球不动，而天体作周日视运动。

这一假设使得与测者有关的天球基准点线圆，如测者天顶、测者子午圈、测者真地平圈以及东西圈等均不随天球作周日视运动。

二、天体周日视运动的现象
图4-1-2为北纬某一测者的天球基准点线圆在测者子午圈平面上的投影图。

该图从正东点（E ）向测者子午圈平面投影，圆周为测者子午圈，圆心为正东点，天赤道、测者真地平圈、东西圈以及天体赤纬圈均投影成直线，且东西圈与测者铅垂线重合。

由图可知，对不同纬度的观测者，仰极高度不同，天赤道与其余天球基准点线圆之间的位置关系各异，因此与天赤道相平行的天体周日平行圈与其余天球基准点线圆之间的位置关系也各不相同，这说明不同纬度的测者将观测到不同的天体周日视运动现象。

分析天体周日视运动的主要现象如下：
1．天体的中天
如图4-1-2所示，bb '、cc '和dd '分别为天体赤纬小于测者纬度（δϕ<，亦即»»bQ
ZQ <）且同名（同为北）的天体B 、天体赤纬与测者纬度异名（δ为南，ϕ为北）的天体C 和天体
赤纬大于测者纬度（δϕ>，亦即»»dQ
ZQ >）且同名（同为北）的天体D 的周日平行圈（赤纬圈）。

由图可知，在周日视运动中，除位于天极点上的天体，所有天体每天必有两次通过测者子午圈，这种现象称为天体的中天，其中，天体位于测者午圈称为天体上中天；天体位于测者子圈称为天体下中天。

分析图4-1-2，可得如下结论：
（1）在天体周日视运动中，地球表面上位于地理南极和地理北极以外的测者，均可观察到天体（天极点上的天体除外）的中天现象（对地球表面上位于两极测者而言，因测者天顶与仰极重合，天体周日平行圈与测者真地平圈平行，不存在符合上述定义的中天现象）。

（2）天体上中天时，天体时圈与测者午圈重合，天体地方时角等于0︒；天体下中天时，天体时圈与测者子圈重合，天体地方时角等于180︒。

（3）天体中天时，天体方位圈与测者子午圈重合，则天体的圆周方位等于0︒或180︒。

（4）天体上中天时高度最高；下中天时高度最低。

天体中天时的高度，常被称为子午高，用H 示。

天体上中天时的子午高（H ）与测者
纬度（ϕ）和天体赤纬（δ）有如下关系：
9090 (>)
H H ϕδ
ϕδδϕ=︒-+⎧⎨
=︒+-⎩同名 （4-1-1） 式中：δ与ϕ同名时，δ值取正（＋）；δ与ϕ异名时，δ值取负（－）。

2．天体的出没
在周日视运动中，部分天体将通过测者真地平圈，这一现象称为天体的出没。

其中，天体在东方从下天半球进入上天半球称为升出；天体在西方从上天半球进入下天半球称为降没。

无疑，天体是否具有出没现象，取决于天体是否经过测者真地平圈。

如图4-1-3所示，有出没现象的天体，如天体B 和天体C ，其周日平行圈（赤纬圈）必定与测者真地平圈相交，亦即天体的赤纬δ小于弧长
¼NQ
'或»SQ 。

由于弧长»ZQ 和»nQ '等于测者纬度ϕ，因此¼»90NQ
SQ ϕ'==︒-，据此可得天体有出没的条件（与δ和ϕ的命名无关）为：
90δϕ<︒- （4-1-2）
由式（4-1-2）可知，若90δϕ>︒-，则天体无出没现象，其中，当δ与ϕ同名时，天体永不降没，如天体D ；当δ与ϕ异名时，天体永不升出，如天体F 。

若90δϕ=︒-，在一个周日视运动中，天体只与测者真地平圈相切一次，其中，当δ与ϕ同名时，天体永不降没；当δ与ϕ异名时，天体永不升出。

综合上述分析，天体永不升出或永不降没的条件为
90 ( ) 90 ( )δϕδϕδϕδϕ≥︒-⎧⎨≥︒-⎩
与异名永不升出与异名永不升出,
, （4-1-3） 3．天体在上天半球的方位变化范围 在周日视运动中，对有出没和永不降没的
天体而言，必然有一定的时间位于上天半球，亦即处于测者真地平圈之上可观测的状态。

考虑天文航海的实际需要，有必要研究这一状态下天体方位的变化规律。

如图4-1-4所示，这类规律取决于天体赤纬δ与测者纬度ϕ之间的关系：
（1）当δϕ<同名时，天体在上天半球经过四个象限。

如天体B ，升出于NE 象限，经
b Q
c f K
W
E
Z
d
G B
Q c C
D
S
N
′R
′d ′P N
P S
n
b ′
′
f
F
图4-1-3 天体的出没
Q P N
Q
′
P S
Z
n
D
B
C
S
N
E
W
图4-1-4 天体在上天半球的方位变化
过东西圈后进入SE象限，上中天后进入SW象限，再经过东西圈进入NW象限并降没。

分析天体B在上天半球的运动过程可知，天体要在上天半球行经四个象限，其周日平行圈必须
<且同名与东西圈在上天半球相交，也就是上中天时天体位于Z和Q之间，亦即要满足δϕ
这一条件。

由图4-1-4同样可知，在上天半球行经四个象限的天体，在上天半球运行的时间长于在下天半球运行的时间。

（2）当δ与ϕ异名且有出没时，天体在上天半球不通过东西圈，只经过与测者纬度异名的两个象限。

如天体C，升出于SE象限，上中天后进入SW并降没。

显然，这类天体在上天半球运行的时间短于在下天半球运行的时间。

（3）当δϕ
只经过与测者纬度同名的两个象限。

如天体
D，在上天半球只运行于NE和NW两个象
限。

在周日视运动中，这类天体不通过东西圈，
如有出没，则在上天半球运行的时间长，如永
不降没，则全天都在上天半球运行。

此外，这
类天体向东或向西偏离测者子午圈的方位角有
一定的范围。

如图4-1-5所示，过天顶Z作两
个方位圈分别与天体周日平行圈（赤纬圈）相
切。

天体位于切点处时，其半圆方位达到最大
B时，
值，称为天体的大距。

天体位于东侧切点
1
B时，称西大距。

天
称东大距；位于西侧切点
2
x=︒。

体在大距处，其位置角90
三、周日视运动中天体坐标的变化
周日视运动导致天体的视位置在天球上不断变化，也使得天体的部分位置坐标值随之不断改变。

结合球面三角公式研究并掌握这些变化的特点和规律，有利于更好地理解和应用天文航海。

由于天文航海主要使用第一赤道坐标系、第二赤道坐标系和地平坐标系，在此仅讨论周日视运动中与之相关的天体位置坐标值的变化特点和规律。

1．天体时角（t）
在周日视运动中，天体随着天球自东向西绕天轴匀速转动，天体时圈亦随之自东向西匀速转动，与此同时，测者午圈在天球上的位置保持不变。

因此，依据天体时角的定义，天体西行时角从0︒到360︒匀速增加。

2．天体赤纬（δ）
天体周日平行圈作为周日视运动的轨迹，不考虑天轴的空间稳定性，亦即天体的赤纬圈，平行于天赤道，因此天体赤纬不随天体周日视运动而变化。

3．天体赤经（α）
天体赤经是以春分点为原点，度量其与天体之间的相对位置。

在天体周日视运动中，春
分点和天体同时随着天球自东向西绕天轴匀速转动，两者之间的相对位置并未发生改变，因此天体赤经不发生变化。

4．天体高度（h ）
根据球面三角公式和天文三角形的定义，可以证明，天体高度的变化速度和加速度满足下列等式：
/cos sin dh dt A ϕ=- （4-1-4）
/cos sin dh dt x δ=- （4-1-5）
22/cos cos cos cos sec d h dt A x h ϕδ= （4-1-6）
式中：h ——天体高度；
ϕ——测者纬度；
A ——天体圆周方位（在运用球面三角公式解算天文三角形的六要素时，天体方位选用半圆方位，此处选用圆周方位，仅因其便于阐述天体高度的变化规律）；
δ——天体赤纬；
x ——天体位置角。

由式（4-1-4）和（4-1-5）可知，天体高度的变化速度，取决于测者纬度和天体方位，或者取决于天体赤纬和天体位置角；由式（4-1-6）可知，天体高度变化的加速度取决于测者纬度、天体赤纬、天体位置角、天体方位和天体高度等五个量。

分析上述三式的非线性特性，显然，在周日视运动中，天体高度的变化速度是非均匀的。

（1）天体高度变化速度最慢的部位
依据定义，在周日视运动中，天体方位不断变化，当天体位于中天时，其圆周方位A 等于180︒或0︒，代入式（4-1-4）和（4-1-6）可得：当天体位于上中天时，/0dh dt =，22/0d h dt <且绝对值最大；当天体位于下中天时，/0dh dt =，22/0d h dt >且绝对值最大。

这一结果说明，当天体位于中天附近时，天体高度的变化速度最慢且不均匀，上中天时天体高度有最大值，下中天时天体高度有最小值。

（2）天体高度变化速度最快的部位
针对测者纬度ϕ和天体赤纬δ之间不同的相互关系，分下列三种情况讨论周日视运动中天体高度变化速度最快的部位：
① 对δϕ<且同名的天体，在周日视运动中，当天体通过东西圈时，天体圆周方位A 等于90︒或270︒，代入式（4-1-4）和（4-1-6）可得：max{|/|}cos dh dt ϕ=，22/0d h dt =。

这一结果说明此类天体在东西圈附近时高度的变化速度最快且均匀。

② 对δϕ>且同名的天体，在周日视运动中，天体不通过东西圈，当天体通过东西大距时，90x =︒，代入式（4-1-5）和（4-1-6）可得：max{|/|}cos dh dt δ=，22/0d h dt =。

这一结果说明此类天体在东西大距附近时高度的变化速度最快且均匀。

③ 对δ与ϕ异名且有出没的天体，在周日视运动中，天体在上天半球只通过与测者纬度异名的两个象限，当天体升出和降没时，圆周方位最接近90︒或270︒，由式（4-1-4）可知，
此时天体高度的变化速度最快。

5．天体方位（A ）
根据球面三角公式和天文三角形的定义，同样可以证明，天体方位的变化速度和加速度满足下列等式：
/(sin cos cos tan )dA dt A h ϕϕ=-- （4-1-7）
/cos cos sec dA dt x h δ=- （4-1-8） 222
cos sin /(2cos cos cos sin )cos A
d A dt A h h
ϕϕδ=- （4-1-9） 式中：h ——天体高度；
ϕ——测者纬度；
A ——天体圆周方位；
δ——天体赤纬；
x ——天体位置角。

由上述三式可知，天体方位的变化速度和加速度取决于测者纬度、天体方位和天体高度等量，当测者纬度一定时，不同高度和方位的天体，其方位的变化速度和加速度各不相同。

（1）天体方位变化速度最快的部位
在周日视运动中，当天体位于上中天时，天体高度为子午高H ，天体位置角x 等于0︒或180︒，则式（4-1-8）可改写为
/cos sec dA dt h δ=± （4-1-10）
分析式（4-1-10），天体位于上中天时，天体高度最大，sec h 取最大值，亦即|/|dA dt 达到最大值，由此可知，在上中天及其附近时，天体方位的变化速度最快，且天体的子午高H 越大，方位变化的速度越快。

（2）天体方位变化速度最慢的部位
针对测者纬度ϕ和天体赤纬δ之间不同的相互关系，分下列三种情况讨论周日视运动中天体方位变化速度最慢的部位：
① 对δϕ>且同名的天体，在周日视运动中，当天体通过东西大距时，天体位置角
90x =︒，代入（4-1-8）可得/0dA dt =。

这一结果说明此类天体在东西大距附近时方位的变
化速度最慢。

② 对δ与ϕ异名且有出没的天体，在周日视运动中，天体只通过与测者纬度异名的两个象限，当天体升出和降没时，天体高度0h =︒，代入式（4-1-7）可得/sin dA dt ϕ=-。

这一结果说明此类天体在出没时方位的变化速度最慢。

③ 对δϕ<且同名的天体，在周日视运动中，天体在上天半球通过东西圈且行经四个象限，当天体出没时，天体高度0h =︒，代入式（4-1-7）可得/sin dA dt ϕ=-；当天体位于在东西圈上时，天体圆周方位A 等于90︒或270︒，代入式（4-1-7）同样可得/sin dA dt ϕ=-。

这一结果说明此类天体在出没和经过东西圈时，方位变化速度相等。

由代数学中的罗尔定理
可知，在升出与东西圈或东西圈与降没之间，必有一点的高度和方位能使方位变化的加速度等于零，从而使方位变化的速度达到最小值。

因此，对δϕ<且同名的天体，方位变化速度最慢的部位出现在天体升出到东西圈之间和东西圈到天体降没之间的某点处。

第二节 太阳周年视运动
太阳在作自东向西周日视运动的同时，还作一种自西向东的周年视运动，因此测者所见的太阳视运动实际上是两类视运动的合成，具有一定的复杂性。

掌握太阳视运动的规律，有助于航海人员更好的利用太阳这一天文航海常用的天体。

一、太阳周年视运动及其成因 1．太阳周年视运动的定义
太阳的周日视运动产生了地球上的昼夜交替现象。

依据定义，在周日视运动中，太阳的赤纬保持不变，亦即太阳的周日平行圈保持不变，因此对地球上某一固定位置的测者而言，昼夜的长短关系保持不变。

然而，事实上，地球上任一固定位置的测者，都将观察到以一年为周期的昼夜长短不断变化的现象，如北半球夏天昼长夜短，冬天则昼短夜长。

这一事实说明太阳的赤纬在一定范围内，以一年为周期不断变化。

此外，若地球上某一固定位置的测者常于夜间某一固定时刻仰观星空，会发现四季星空呈现的星座各不相同，但每年同一季节所呈现的星空则基本相同。

这一四季星空以一年为周期的变化，说明太阳存在着以一年为周期的赤经变化。

太阳的赤经和赤纬以一年为周期的规律性变化，证明太阳除了随天球作周日视运动外，还在天球上作周期为一年的自西向东的运动，这种运动被称为太阳周年视运动。

Pn Ps Pn Ps Pn Ps
66°33′66°33′
66°33′
66°33′Pn Ps
图4-2-1 太阳周年视运动的成因
2．太阳周年视运动的成因
太阳周年视运动起因于地球绕太阳的公转。

如图4-2-1 所示，地球沿椭圆轨道绕太阳以一年为周期自西向东公转，太阳位于该椭圆的一个焦点处，这使得地球与太阳之间的距离在一年中不断地变化。

实测表明，每年1月3日前后，地球距离太阳最近，约147 100 000 km，称为近日点；每年7月4日前后，地球距离太阳最远，约152 100 000 km，称为远日点。

对地球上的测者而言，感觉不到地球的公转，相反却观察到太阳在天球上作相对运动。

如图4-2-2所示，中心为太阳，椭圆I II III IV代表地球的公转轨道，外围球体为天球。

当地球处于位置I时，观察到太阳位于天球上的处；当地球向东运动到位置II时，观察到太阳位于天球上的处；同理，当地球分别运动到位置III和IV时，相应地观察到太阳位于天球上的
和处。

由是可知，地球沿其公转轨道运动一周，地球上的测者将观察到太阳在天
球上沿着所在的轨迹运行一周，且方向和周期与地球公转一致，这即是太阳周年视运动的成因。

3．黄道和分至点
如图4-2-2所示，太阳周年视运动的轨迹称
为黄道，黄道所在的平面称为黄道平面。

事实上，
黄道即为地球公转轨道在天球上的投影。

由于地
球公转时，地轴与公转轨道面之间存在一个大小
为6633'
︒且保持不变的交角（图4-2-1），因此天
轴和黄道平面之间的交角与之相等亦为6633'
︒，
由此可得黄道平面与天赤道平面的夹角为
2327'
︒。

这一夹角称为黄赤交角或黄道倾角，用
ε表示。

在天球上，与黄道上各点相距90︒的点，
称为黄极。

其中，靠近天北极的点称为黄北极
（
N
M），靠近天南极的点称为黄南极（
S
M）。

黄道和天赤道相交的两点称为分点。

其中，
太阳从南天半球进入北天半球的分点，称为春分
点，符号。

每年约于3月21日，太阳到达春
分点，这一天称为春分。

太阳从北天半球进入南天半球的分点，叫做秋分点，符号。

每年约于9月23日，太阳到达秋分点，这一天称为秋分。

黄道上两个分点之间的中点，称为至点。

其中，位于北天半球的至点，称为夏至点，符号。

每年约于6月22日，太阳到达夏至，这一天称为夏至。

位于南天半球的至点，叫做冬至点，符号。

每年约于12月22日，太阳到达冬至点，这一天称为冬至。

4．黄道十二宫
黄道两侧各8︒范围所构成的16︒宽带称为黄道带。

黄道带被划分为12个相等的部分，称为黄道十二宫，每宫长度30︒，并以其中所属的主要星座命名。

在周年视运动中，太阳每月
Q
P N
P S
Q′
ε
♈
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
♋
♎
♑
M N
M S
图4-2-2 太阳周年视运动轨迹
占据一宫，每一季行经三宫。

每季（天文季节）太阳所在的星座如表4-2-1所列。

春季 夏季 秋季 冬季 双鱼座 双子座 室女座 人马座 白羊座 巨蟹座 天秤座 摩羯座 金牛座
狮子座
天蝎座
宝瓶座
二、周年视运动中太阳赤经赤纬的变化 1．太阳赤经和赤纬的变化范围
在周年视运动中，太阳的赤经α和赤纬δ不断变化，如图4-2-3所示，位于春分点时，0α=︒，0δ=︒；到达夏至点前，α和δ（北赤纬）逐渐增大；位于夏至点时，90α=︒，2327N δ'=︒（即等于黄赤交角ε，北赤纬达到最大值）；到达秋分点前，α继续增大，δ（北赤纬）逐渐减
小；位于秋分点时，180α=︒，0δ=︒；到达冬至点前，α和δ（南赤纬）逐渐
增大；位于冬至点时，270α=︒，2327S δ'=︒（等于黄赤交角ε，南赤纬达到最大值）；到达春分点前，α继续
增大，δ（南赤纬）逐渐减小。

由上述分析可知，在周年视运动中，太阳赤经α和赤纬δ的变化范围分别为
0︒~360︒和2327S '︒~2327N '︒。

2．黄道坐标系
为便于进一步研究周年视运动中太阳赤经和赤纬的变化规律，此处引入另一种天球坐标系——黄道坐标系。

（1）坐标系的构成
以黄道和春分点黄经圈（天球上过黄北极、春分点和黄南极所作的半个大圆）为基准大圆、以春分点为原点，以天体的黄经圈（天球上过黄北极、天体和黄南极所作的半个大圆）为辅助圆所组成的坐标系，称为黄道坐标系。

（2）坐标值的度量方法
P N P S
Q Q ′
♋
♎
♑
♈δ
α0°180°90°270
°23°27＇S
23°27＇N 图4-2-3 太阳赤经赤纬变化示意图
天体黄经，符号λ：从春分点起算，沿黄道恒向东度量到天体的黄经圈，度量范围0︒~360︒。

天体黄纬，符号β：从黄道起算，沿天体的黄经圈度量到天体中心，度量范围0︒~90︒。

其中，向黄北极方向度量的黄纬，符号为正（＋）；向黄南极方向度量的黄纬，符号为负（－）。

依据上述定义，在周年视运动中，太阳的黄纬0β=︒，黄经λ从0︒增加到360︒。

3．太阳赤经和赤纬的日变量
在周年视运动中，太阳赤经和赤纬的日变量（以日为单位的变化速度）不等，原因如下： ① 因黄赤交角的存在，即使太阳在黄道上作匀速周年视运动，作为视运动速度的非线性分量，太阳赤经和赤纬的日变量也不固定。

② 地球沿椭圆轨道绕太阳公转，由
开普勒第二定律（行星的向径在单位时间内所扫过的面积相等）可知，其相对运动亦即太阳周年视运动并非匀速运动：冬至前后，太阳位于近日点附近，周年视运动的速度最大，黄经日变量约为61.2'；夏至前后，太阳位于远日点附近，周年视运动
的速度最小，黄经日变量约为57.2
'；在春分和秋分时，黄经日变量分别为59.2'和58.6'。

因此，太阳赤经和赤纬的日变量作为太阳周年视运动速度的分量也不固定。

上述两个原因决定太阳赤经和赤纬的日变量并不固定且较为复杂。

如图4-2-4所示，设太阳在黄道上作周年视运动至B 点时，所构成的球面直角三角形为BD ∆，其中，B 为太阳黄经λ，
D 为太阳赤经α，DB 为太阳赤纬δ，ε为黄赤交角。

由球面三角公式可得
tan tan cos αλε= （4-2-1） cos cos cos λαδ= （4-2-2） sin sin sin δλε=
（4-2-3）
依据上述三式，分析如下：
（1）太阳赤经的日变量
以α和λ为变量微分式（4-2-1），得22sec sec cos d d ααλελ=，将式（4-2-2）代入上式，经化整理并取有限增量的形式，可得太阳赤经的日变量公式为
2cos sec αεδλ∆=∆ （4-2-4）
式中：α∆、λ∆分别表示太阳赤经和黄经的日变量。

将太阳在分、至点的黄经日变量及赤纬代入式（4-2-4），可得相应的赤经日变量（如表
4-2-2所列）。

表4-2-2的结果表明，太阳赤经日变量α∆在53.8
'~66.6'之间变化，且在分点前后变化慢，在至点前后变化快。

ε
λB D δ
α
图4-2-4 太阳的赤经和赤纬日变量
（2）太阳赤纬的日变量
以λ和δ为变量微分式（4-2-3），得cos cos sin d d δδλελ=，将式4-2-2代入上式，经整理并取有限增量形式，可得太阳赤纬的日变量为
sin cos δεαλ∆=∆ （4-2-5）
式中：δ∆、λ∆分别表示太阳赤纬和黄经的日变量。

将太阳在分、至点的黄经日变量及赤经代入式（4-2-5），可得相应的赤纬日变量（如表
4-2-2所列）。

表4-2-2的结果表明，太阳赤纬日变量δ∆在0.0
'~23.7'之间变化，且在分点附近变化快，在至点附近变化慢。

表4-2-2 太阳的赤经和赤纬日变量表
三、太阳视运动现象
在周日视运动中，太阳沿赤纬圈（周日平行圈）每天自东向西运动360︒，与此同时，在周年视运动中，太阳沿黄道每天自西向东运动约1︒。

因此，太阳的实际视运动为周日视运动和周年视运动的合成运动。

在周年视运动中，太阳的赤经和赤纬不断变化，因此，对地球上固定位置的测者而言，一年中所观察到的太阳周日视运动现象也随之发生变化。

如图4-2-5所示，
以北纬某一测者为例，aa '为太阳位于夏至点时的赤纬圈（赤纬2327N δ'=︒）
，称为北回归线；bb '为太阳位于冬至点时赤纬圈（赤纬2327S δ'=︒）
，称为南回归线。

显然，一年中，太阳周日平行圈在南、北回
归线之间往返变化，由此产生一些以一年为周期的太阳视运动现象。

设图4-2-5中测者纬度
40N ϕ=︒，结合此图分析以一年为周期的太阳视运动现象如下： 1．太阳出没的方位变化
如图4-2-5所示，由于太阳每天的赤纬圈不同，太阳每天的出没方位都不相同。

其中，太阳经过春分点后至到达秋分点前，赤纬为北赤纬，升出于NE 象限，降没于NW 象限；太阳经过秋分点后至次年到达春分点前，赤纬为南赤纬，升出于SE 象限，降没于SW 象限。

2．太阳上中天的高度变化
如图4-2-5所示，由于太阳每天的赤纬圈不同，太阳每天上中天的高度（H ）都不相同，太阳的赤纬为北赤纬时，上中天的高度比太阳的赤纬为南赤纬时上中天的高度高。

其中，位于夏至点时，太阳上中天的高度最高，907327H ϕδ'=︒-+=︒；位于冬至点时，太阳上中天的高度最低，902633H ϕδ'=︒--=︒。

3．昼夜长短是变化的
如图4-2-5所示，由于太阳每天的赤纬圈不同，对地球上固定位置的测者而言，每天的昼夜长短都不相同。

其中，对北半球的测者而言，太阳的赤纬为北赤纬时，昼长夜短，反之则昼短夜长；太阳位于夏至点时，白昼最长，夜晚最短，位于冬至点时则反之。

4．四季星空不同
太阳所在的星座及其周围的星体，都将被阳光所淹没而无法观测，因此测者只能看到与太阳角距较大的星体。

在周年视运动中，太阳在恒星间沿黄道每天向东移动约1︒，亦即每三个月向东移动约90︒，这使得太阳的赤经和赤纬不断变化，反映在天球上，对地球上固定位置的测者而言，不同季节某一固定时刻所观察到的星空不同。

这一现象虽然不与太阳直接相关，但起因于太阳的视运动，因此亦将其纳入以一年为周期的太阳视运动现象。

值得说明的是，当测者的纬度改变时，太阳视运动的现象也会有所不同。

例如，当测者纬度大于6633N '︒或6633S '︒，特别是等于90N ︒或90S ︒时，将出现极昼（太阳永不降没）和极夜（太阳永不升出）现象等。

第三节 月球视运动
月球，通常称为月亮，我国又称太阴，在天文航海中常被用于测定舰位。

由于月球是地球唯一的天然卫星，同时又是最靠近地球的自然天体，因此月球的视运动现象比较复杂。

一、月球绕地球的运动
1．月球绕地球运动的特点。