2.1 太阳周年视运动

地球绕太阳公转的实际轨道是椭圆形的，但椭圆的扁平程度很小，可以近似地将其看作一个圆。太阳在椭圆的一个焦点上，可以近似地认为它位于圆心。地球在距离太阳约1.5亿千米的轨道上一年转一圈，这是地球公转的真实运动。不管地球在轨道上转到什么位置，总是向着太阳那一边的居民过白天，背着太阳那一边的居民过黑夜。由于地球自转的周期是一天，所以昼夜在约24小时之内交替。同时地球绕太阳公转的周期是一年，约365天，转一圈是360度，因此一天走1度左右。公转运动相对自转运动来说要慢得多，当然这是就转动角速度而言的。对于实际的运动线速度，地球公转是自转的64倍。

地球在轨道上运动，有4个特殊时刻：春分、夏至、秋分、冬至。它们也是我国农历中4个重要的节气。下图所示的是在这4个特殊时刻，地球运动的情况和太阳在星空背景中所处位置的变化情况。春分是每年公历的3月21日前后。这时，太阳会直射赤道，南北半球获得等量的光和热。从地球上看，太阳在黄道上的双鱼座中的春分点。实际上，人们不可能在白天看到双鱼座，因为由大气分子散射的阳光把星光都遮掩了，太阳旁边的星就看不见了。只有一种特殊情况，那就是发生了日全食，月球把太阳圆面挡住，天空变黑，这时就可以看到太阳旁边的星了。但由于日全食较为罕见，所以我们平常总是看不到太阳旁边的星。等到子夜，在同样位置处，地球上的人们看到的是秋分点所在的室女座。

春分时地球和太阳的位置

夏至时地球和太阳的位置

夏至时，也就是每年公历6月22日前后，太阳直射北回归线，北半球获得的光和热多于南半球，太阳位于黄道上的双子座中的夏至点，而半夜看到同样位置处变成了人马座。秋分时，也就是每年公历9月23日前后，地球转到了图中正上方的位置，太阳位于黄道上的室女座中的秋分点，半夜里看到同样位置处变成了双鱼座。到了冬至，也就是公历12月22日前后，太阳位于黄道上的人马座中的冬至点，半夜同样位置处看到的是双子座。再过3个月又回到春分，地球完成公转一圈。太阳也在星空背景中沿黄道上的双鱼座—双子座—室女座—人马座，又回到双鱼座，转了一圈。这就是太阳的周年视运动，星空的周年变化也是因为这种运动产生的。太阳相对于远方的恒星实际上没有这种运动，而在地球上的人看来存在这种运动，所以叫作“视运动”。

秋分时地球和太阳的位置

冬至时地球和太阳的位置

人们通常看不到太阳旁边的星空，那么古人是怎样总结出太阳一年中在星空背景中的运动情况的？

不论是在古代中国还是其他古文明，古人经过长期观察，总结出太阳视运动遵循这样的规律：白天太阳旁边的星应该是半年前半夜间看到的正南方向黄道上的星。连续地在夜晚观星，就知道了一年当中任何时候太阳应该在什么位置，从而得出了太阳周年视运动的结论。