如图10所示,以地球为中心作任意半径的一个假想大球面,称为“天球”。地球的赤道平面与天球相交的圆称之为“天赤道”,地球绕日公转的轨道平面与天球相交的圆称之为“黄道面”,它是太阳在天球上的视轨道。实际上赤道面与黄道面不相合,其间有的交角。天赤道与黄道相交于两点,当一年中太阳过这两点时分别是春分和秋分,在这两天全球各地昼夜等长。黄道上的春分和秋分点统称为“二分点”,太阳从春分点出发,沿黄道运行一周回到春分点,为一“回归年”。如果地轴(赤道面的法线)不改变方向,二分点不动,回归年与恒星年相等。早在古代,就已经发现二分点由西向东缓慢漂移(也称为“旋进”)。这一现象在我国被称之为岁差

 

图10 地球在太阳(月球)引力矩作用下的旋进

岁差的根源是地轴的旋进(见图10)。地轴为什么会旋进万有引力对一个均匀球体的合力总作用在它的质心上。但由于潮汐等诸多因素的影响,地球并不是理想的球体,其赤道部分稍有隆起,从而受到太阳和月球对它的外力矩。用刚体的动力学原理定量地计算地球的旋进,是个很复杂的问题,地球的旋进毕竟是一个事实,已为人类几千年长期的天文观测所证实。

地球自转与黄道(太阳绕地球的运行轨道)面法线并不一致,而夹角成的角,太阳对地球鼓出部分上各质元的引力是不同的。在冬季,太阳对地球部分A的引力F>大于鼓出部分B的引力F(见图10),两力对地球质心的合力矩异于零,而由纸面向外。在春、秋两季,此合力矩为零。力矩在一年中平均值由纸面向外,在此力矩的作用下,地球绕黄道面法线旋进,旋进角速度的方向与太阳绕地球转动的方向相反,计算表明,这种旋进的周期约为26000年,这种旋进使春分点和秋分点(天球赤道与黄道的两交点)每年逆着太阳运转方向移动一定的角度,这就是回归年比恒星年略短的缘故,形成岁差。