Trái đất quay xung quanh Mặt trời đúng một vòng theo chu kỳ một năm, nhưng khi đứng trên Trái đất ta lại có ảo tưởng Mặt trời quay quanh Trái đất và quay hết một vòng cũng theo chu kỳ một năm, như vậy một vòng quay của Mặt trời quanh Trái đất trong một năm gọi là quỹ đạo chuyển động biểu kiến của Mặt trời hay đường đi một năm của Mặt trời – Hoàng đạo (theo tiếng anh là eclip – tic, góc từ Hy Lạp là eclipsis nghĩa là “sự che khuất”).
Mặt trời di chuyển dọc theo Hoàng đạo về hướng Đông – cùng chiều với chiều quay của Trái đất, nó lần lượt đi qua 12 chòm sao nằm trên Hoàng đới: Trinh Nữ (Virgo), Cái Cân (Libra), Thần Nông (Scorpicus), Nhân Mã (Sagitarius), Con Hươu (Capricornus), Cái Bình (Aquarius), Song Ngư (Pisces), Bạch Dương (Aries), Kim Ngưu (Taurus), Song Tử (Gemini), Con Cua (Cancer), Sư Tử (Leo) tương ứng với 12 tháng trong năm – năm sao, nó dài 365 ngày 6 giờ 9 phút 10 giây, hoặc 365,2564 ngày Mặt trời trung bình.
Hoàng đạo và xích đạo trời cắt nhau ở một góc 23027’, trên Hoàng đạo có 4 điểm cơ bản: Xuân phân, Hạ chí, Thu phân và Đông chí nhưng Xuân phân là điểm chủ yếu nhất vì nó được dùng làm móc để tính độ xích kinh trong hệ tọa độ xích đạo, xác định thời gian sao và năm xuân phân – khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp tâm Mặt trời đi qua điểm xuân phân. Năm xuân phân ngắn hơn năm sao do hiện tượng chuyển động tuế sai của trục Trái đất (chỉ bằng 365,2422 ngày Mặt trời trung
30
bình hay 365 ngày 5 giờ 48 phút 46 giây), nó được chia làm 4 mùa dùng trên Trái đất. Nguyên nhân gây ra các mùa là do trục quay của Trái đất không đổi phương trong không gian và luôn tạo thành một góc nghiêng với mặt phẳng quỹđạo của nó, nên có thời kỳ bán cầu Bắc ngả về phía Mặt trời, có thời kỳ bán cầu Nam ngả về
phía Mặt trời làm cho thời gian chiếu sáng và sự thu nhận bức xạ Mặt trời ở mỗi bán cầu thay đổi trong năm.
Hình 2. 4: Vị trí của Trái dất theo ngày đặt biệt thể hiện mùa.
Do chuyển động biểu kiến hằng năm của Mặt trời mà vị trí của các chòm sao trên hoàng đạo cũng thay đổi theo thời gian. Khoảng 2000 năm trước, khi Hippac soạn danh mục sao thì điểm Xuân phân đang ở chòm sao Con Cừu (^ ), bây giờ nó đã dịch chuyển đi gần 300 sang chòm sao Đuôi Cá, còn điểm Thu phân thì từ chòm sao Cái Cân (d ) chuyển sang chòm sao Trinh Nữ, điểm Hạ chí thì trong chòm sao Con Cua (a ) chuyển sang chòm sao Con Trâu và điểm Đông chí thì từ chòm sao Con Dê (g ) chuyển sang chòm sao Con Cua.
Ngoài ra chuyển động biểu kiến hằng năm của Mặt trời trên đường Hoàng đạo là không đồng đều: Mặt trời đi được một nửa Hoàng đạo từ Xuân phân đến Thu phân trong 186 ngày (từ 21/3 đến 23/9) nhưng nửa kia từ Thu phân đến Xuân phân chỉ trong 179 hoặc 180 ngày điều đó cho thấy tốc độ chuyển động thực của Trái đất
31
trên quỹđạo elip quanh Mặt trời là không đồng điều dẫn đến thời gian giữa các mùa có độ dài ngắn khác nhau. Ở bán cầu Bắc thì mùa xuân và mùa hè cộng lại dài hơn mùa thu và mùa đông 6 ngày, ởđây thời gian của mùa hè cũng dài hơn mùa đông cho nên ta nói trên Trái đất bán cầu Bắc ấm hơn bán cầu Nam .