質問: 地球の自転によって、天球上の天体が毎日地球の周りを回るように見える見かけの運動のことを何というでしょう?
回答: 日周運動

タイトル: 日周運動
日周運動(にっしゅううんどう、英語: diurnal motion)とは、地球の自転によって、天球上の恒星やその他の天体が毎日地球の周りを回るように見える見かけの運動のことである。天体の日周運動は、天の北極と天の南極を結ぶ軸の周りを回るように見える。地球が地軸の周りを1回自転するのには23時間56分4.09秒(1恒星日)かかるため、日周運動の周期はこの自転周期と等しい。なお、地球の公転によって、天体が1年の周期で東から西へ回るように見える見かけの運動を年周運動という。年周視差および年周光行差は年周運動の一種である。

タイトル: 公転
公転(こうてん、英語: revolution)とは、ある物体が別の物体を中心にした円又は楕円の軌道に沿って回る運動の呼び名である。地球は太陽を中心に公転している。太陽と地球の質量比は約330000:1なので図の上の場合に当たる(ただし実際の太陽系では、最も重力が大きい木星の影響を太陽系の惑星が受けている)。

タイトル: 地球の自転
地球の自転(ちきゅうのじてん、Earth's rotation)とは、地球が自身の地軸の周りを回転すること(自転)である。回転方向は東向きであり、地軸の北方向を正とすると右手回りである。北極星からは反時計回りに見える。地球の自転は、国際地球回転・基準系事業(IERS)によって監視されている。地球の自転の観測には1950年代以来、原子時計が使われている。

タイトル: 年周視差
年周視差(ねんしゅうしさ)とは、地球の公転運動による視差のために天体の天球上の位置が公転周期と同じ周期で変化して見える現象のことである。

タイトル: 自転周期
自転周期(じてんしゅうき、Rotation period)とは、自転する天体(主として惑星)が自転軸の周りを一周するのに要する時間である。 背景の恒星に対して一周する時間は恒星時と呼ばれ、太陽に対して一周する時間は太陽時と呼ばれる。

タイトル: 天球
天球(てんきゅう、celestial sphere)とは、惑星や恒星がその上に張り付き運動すると考えられた地球を中心として取り巻く球体のこと。また、位置天文学において地球から見える天体の方向を表すために無限遠の距離に仮想した球面も天球と呼ぶ。

タイトル: 自転
天体の自転の中心となる軸のことを自転軸(じてんじく)と言い、自転により一回転する時間を自転周期という。自転周期はその天体が360度回転する時間であって、ある天体に対して同じ方向を向くまでの時間ではない。例えば地球の1日は太陽の位置を基準に一回転する時間だが、地球がちょうど一回自転した時点では見かけの太陽の位置は公転によって移動している。つまり自転周期は1日(24時間)よりも236秒短くなる。いいかえれば、地球が1回転してなお昨日の太陽と同じ向きになるには、もう236秒必要とする。自転のエネルギーは他の天体引力に影響されて変動し、それは天体の質量が小さいほど顕著になり、彗星や小惑星などは惑星の近傍を通過する際に自転速度や自転軸が変化しやすい。連星や系に属している天体は、自身の公転周期と同期しているケースがほとんどであり、ずれている場合でも同期に向かって変化していく。

タイトル: 天の極
先述の運動とは別に、長期間に渡って星の位置自体が変化するのは、天体の固有運動のためである。この天の極という概念は、他の惑星にも適用することが可能である。宇宙に存在する惑星はそれぞれ異なる向きにある地軸を持っているため、それらの天の極は地球とは異なる様々な位置にある。また、視差により恒星の見かけの位置も地球とは異なったものとなる。

タイトル: 順行・逆行
空の天体を観測すると、太陽や月、恒星は地球の自転によって東から西へ動くように見える。これを日周運動と呼ぶ。しかしスペースシャトルや多くの人工衛星などは西から東へ動くように見えることが多い。これらの人工天体は月と同じ方向に公転しているが、公転速度が地球の自転よりも速いために日周運動とは逆方向に動くように見える。火星の衛星フォボスもこれと似た軌道を持つ。火星の表面から見たフォボスは地球から見た月の動きとは逆の方向へ動いていく。フォボスも月も母惑星に対して順行する衛星だが、月の公転周期が地球の1日に比べて長い(約1ヶ月)のに対して、フォボスの公転周期は火星の1日に比べて短いためにこのように見える。地球の周囲を公転する人工衛星には逆行軌道を持つ衛星も少ないながら存在し、これらの衛星は地上から見ると(逆説的だが)月と同じ方向、すなわち東から西へと動くように見える。

タイトル: 固有運動
固有運動(こゆううんどう、proper motion)とは天体(主に恒星)の天球上の位置の移動を指す名称である。(固有運動には方向の変化のみを含み、奥行方向の運動(視線速度)は考慮しない。)固有運動は、以下のような「その星固有のものでない運動」を除いた後の位置変化を指す。これらは天体の位置を観測した際の座標値に影響を与えるが、天体自身の真の運動ではない。一見すると、恒星は互いの位置を常に変えないように見える。つまり、いつでも同じ形の星座を形作っていて、例えばおおぐま座は40年前と変わらないように見える。実際それが「恒星」の語源となっており、肉眼で見える恒星は数千年というスパンでは(人類が星座という概念を扱った最古の記録は古代エジプトの頃であるが、その時から現在までを見ても)目につくほど相対的な位置を変えていないものがほとんどである。

タイトル: 日周運動
天体の日周運動の方向は、北半球から観測した場合には以下のようになる。したがって、北天の周極星は天の北極の周りを反時計回りに動くことになる。北極星は、天の北極とほぼ同じ方向にあるため、あまり動かない。地球上の北極点では北や東西の方角は存在しないため、天体の運動は単純に向かって左から右へ動く。天頂を見ると、全ての天体が天頂の周りを反時計回りに動くことになる。南半球での日周運動は、北半球での運動とは北と南、また左と右が入れ替わった動きになる。東と西は入れ替わらない。また、天の北極の代わりに天の南極が回転の中心となる。南半球では周極星は天の南極の周りを時計回りに動く。赤道上では、二つの天の極は地平線上にあり、日周運動は北極星の周りを反時計回りに(左回りに)、また天の南極の周りを時計回りに(右回りに)動くように見える。二つの極を除いて全ての天体は東から西に動く。

タイトル: 地球の自転
地球の軌道はほぼ円であり、軸の周りを1回転して太陽が再び頭上に現れるまでの間に、恒星に対しては若干多く回転する。地球の半径6 378 137 m(GRS80による値)をかけると、赤道上でのスピードは1674.4 km/hと求められる。赤道上での地球の自転速度は徐々に遅くなっており、1669.8 km/hになっているという説もある。これは地球の赤道上の円周の長さを24時間で割ることで求めることができる。しかし、1つの円周だけを無意識に使うことは1つの慣性空間だけを回ることを意味する。1平均太陽日の恒星日をかけると1.002 737 909 350 795という値になり、1平均太陽時当たりの赤道上での速度は上述の1674.4 km/hとなる。地球の自転の永続的な観測には、超長基線電波干渉法、GPS、衛星レーザ測距やその他の人工衛星の技術を組み合わせて使う必要がある。

タイトル: 自転
また、天体の衝突や地震によっても変化し、例として東日本大震災では地球の自転速度が100万分の1.8秒加速された。地球の自転は太陽の天球上での見かけの移動を作り出し、これによって昼と夜が生まれる。また自転によって生じる慣性力である遠心力やコリオリの力は、大気や海流の流れ、台風の運動など、地球上のあらゆる運動に影響を及ぼす。地磁気は、地球の液体核内の対流運動が引き起こす電磁誘導がその源であるが、やはり対流運動がコリオリの力を強く受けるため、結果として自転軸方向にそろった双極子磁場が生成される。一般に宇宙ロケットは東向きに打ち上げられるが、これは自転速度を脱出速度の足しにする為である。更に人工衛星の角速度を自転に合わせて赤道上空に打ち上げる事で、静止衛星となる。地球が一回自転するのにかかる時間は約23時間56分4.06秒となっている。

タイトル: 公転
これを降着円盤という。公転運動の元となる重力源の質量が重力源から公転天体までの距離によらず一定の場合には、公転周期の2乗が軌道長半径の3乗に比例するというケプラーの第三法則が成り立つ。銀河内部の恒星の公転運動などの場合には、銀河の物質が銀河中心からの距離に従って連続的に分布しているため、恒星の公転運動は銀河中心からその恒星の位置までの間に分布している銀河物質全体からの重力で決まる。天体自らがコマのように回転している事は、自転という。火星の公転の見え方は実際の火星の動きとは異なっていて、きれいな楕円形を描くようには見えない。これは地球の公転と火星の公転の速さが違うためである。太陽系においては、惑星や彗星・小惑星などが主星である太陽の周りを公転している。これらの公転軌道面はほぼ同一平面上にあり揺れ幅は数度である。

タイトル: 地球の自転
地球の地軸は、慣性空間に対しての方向を維持するため、ジャイロスコープの軸のように傾いている。太陽、月、惑星等から地球に働く外力によって、定まった方向から外れようとする。地軸の向きの周期的な大きな変化は歳差と呼ばれ、一方小さな変化は章動や極運動と呼ばれる。

タイトル: 地球の自転
地球の自転の速度は、地球の形(扁球)、気候、海洋の深さや海流、地殻変動の力等に対して、長い間に様々な効果を与える。

タイトル: 回帰
(en:Return)天体が公転などにより(または地球からの見かけ上)もとの位置に戻り、その運動を繰り返すこと。

タイトル: 軌道 (力学)
地球の周りを公転する軌道(地球周回軌道)には以下のようなものがある。

タイトル: 天球
暦の計算をする場合は、しばしば地球を中心として天体が動くという天動説的な説明をした方が都合が良い。よって、地球から無限大の距離にある球への射影をおこない、天体はその上を動くものとした。この仮想的な球も天球とよばれる。黄道・天の赤道・白道などは天球上の大円である。天球上の位置は赤道座標系(赤緯・赤経)または黄道座標系(黄緯・黄経)によって示される。

タイトル: 周極星
地球の自転の極により、地上から見える天球にも天の極(北半球では天の北極、南半球では天の南極)がある。夜間、地上から見える星々を一晩観察すると、極を中心にした円周上を移動していくように見える。翌日、昼間は星を見ることができないが、夜になると前日と同じ時刻に再びほぼ同じ位置へ前日見えた星が来る。これを日周運動という。地球は球体なので、観測者のいる緯度により天の極への仰角が変わる。天の極は、観測者が北極や南極にいれば頭上の真上になり、赤道にいれば地平線に重なってしまう。日周運動により、赤道上の地上では両極を除き全ての星が地平線から昇り地平線に沈んでいく。赤道以外の緯度の地上では、天の北極か天の南極の一方だけが見え、星は地平線から昇り地平線下へ沈んでいくが、いくつかの星は円周の軌跡を描いて地平線下に沈まない。このように、日周運動で地平線下に沈まない星を周極星という。

タイトル: 順行・逆行
地球から見ると、外惑星(火星、木星、土星、天王星、海王星)は空を移動しながら定期的に移動方向を変えるように見える。ある一夜での運動を見ると、全ての恒星と惑星は地球の自転に応じて東から西へと動くが、一般に惑星は恒星に対してゆっくりと東へ移動している。この運動方向が惑星にとっての順方向であり、見かけ上の順行運動と見なせる。しかし、地球は外惑星に比べて短い周期で1公転するため、地球上の我々は複数車線の高速道路を走る速い車のように定期的に外惑星を追い越すことになる。このような追い越しが起こると、追い越される外惑星は東へ動く順行運動を止め、続けて西へと後戻りするように見える。その後、地球が公転を進めて惑星を追い越し去ると、外惑星は再び西から東への順行運動を再開するように見える。火星はこの見かけの逆行を約25.7ヶ月ごとに行なう。火星より外側の惑星はより頻繁に逆行を行なう。

タイトル: 歳差
地球の自転軸も、前述のコマのすりこぎ運動のように動いている。これを地球の歳差運動という。重力のある場所におけるコマは重力の影響でそのような運動をするわけだが、もちろん地球はコマのように平面上で軸に支えられているわけではないから、単純に「コマと同じ理由で」と説明するのは誤りである。地球の場合は、その形状が赤道部分がわずかに膨らんだ回転楕円体(扁球)であるため、太陽や月の重力による潮汐力によって赤道部分の膨らみを黄道面と一致させようとする方向に受けているトルクが要因である。地球の歳差運動により、天文学上の現象として、春分点・秋分点は黄道に沿って少しずつ西向きに移動することになり、これを歳差と呼ぶ。この歳差の周期は約25,800年(正確には25,772年)である。このため、太陽年(回帰年)は恒星年より約20分24秒短い。地球の自転運動の歳差に起因する春分点の移動は、天文学では赤道の歳差という。

タイトル: 極運動
極運動(きょくうんどう)とは、地球の自転軸に対して地球の本体が移動する現象である。地球の自転軸そのものも歳差や章動によって少しずつ動いているが、この現象と混同されやすい。極運動には、14ヶ月周期のチャンドラー極運動と12ヶ月周期の周年極運動の2種類の運動があるが干渉により6年周期で振幅が増減する。極運動によって、地理極の位置は少しずつずれる。今までの観測から、北極は半径約10 m 程度の範囲内で円に近い道筋をたどって移動を続けている。このため、見かけ上、星の位置は最大で 0. ′′ 3 {\displaystyle 0.''3} 程度ずれる。

タイトル: 地球の太陽面通過
地球の太陽面通過(ちきゅうのたいようめんつうか)とは、他の天体から見て、地球が太陽面を通過する現象である。

タイトル: 差動回転
差動回転(さどうかいてん、differential rotation)とは、主に天文学で、天体の各部分が異なる角速度で回転する様子を指す言葉である。微分回転とも言う。これに対して各部分が同じ角速度で一体となって回転することを剛体回転と呼ぶ。流体や質点系と見なせる天体には差動回転しているものが多い。例として、ブラックホールや中性子星などのコンパクト天体を取り巻く降着円盤や、円盤銀河、原始星の周りの原始惑星系円盤などが挙げられる。これらの天体は中心に近いほど大きな角速度で回転している。降着円盤では差動回転のために円盤を構成するガス同士の粘性で摩擦熱が発生して高温に加熱され、X線やガンマ線を放射している。また、太陽や木星・土星などのガス惑星も差動回転していることが知られている。これらの天体では緯度によって自転周期が異なっている。

タイトル: 自転周期
いずれも恒星に対する自転周期、すなわち恒星時である。

タイトル: 天体力学
多くの天体は公転に加えて自転しており、自転運動はオイラーの運動方程式によって記述される。測地学では地球の自転を地球に対して固定された座標系で議論することが多いものの、天文学分野では慣性系を用いて議論することが好まれる。惑星の自転はある軸(自転軸)まわりの回転として表現でき、その軸を n {\displaystyle \mathbf {n} } 、自転角速度を ω {\displaystyle \omega } とするとき自転は角速度ベクトル ω = ω n {\displaystyle {\boldsymbol {\omega }}=\omega \mathbf {n} } により記述される。

タイトル: 日周運動
ある天体が日周運動によって天球上を一日に動く経路(地平線下の経路も含む)の長さはその天体の赤緯の余弦 (cos δ) に比例する。したがって、天体の日周運動の速さは cos δ × 15 °/時 = 15'/分 = 15"/秒 となる。この速さを別の尺度と比較すると以下のようになる。天体の日周運動はカメラを固定して長時間露出撮影を行なうと観察することができる。天の極に近い周極星はゆっくりとしか動かない。逆に、カメラで日周運動を追尾することで写真上での天体の日周運動を打ち消すには、赤道儀を用いるのが最適である。赤道儀を使うと赤経軸を回転させるだけで日周運動を追尾することができる。赤道儀の中にはモーターを使ってこの追尾(恒星時運転)を自動で行なえるものもあり、天体望遠鏡の架台として広く普及している。

タイトル: 順行・逆行
順行(じゅんこう、prograde motion)とは、惑星が他の惑星と同じ方向に運動している状態を指す。それに対して逆行(ぎゃっこう、retrograde motion)とは、順行とは逆の方向に運動している状態を指す。天体の順行・逆行には、その天体の回転(公転・自転)方向自体の正逆に起因するものと、地球から天体を見た場合に起こる見かけの現象とがある。歴史的には後者の現象を説明するための理論が発展した。本項では逆行についてのみ記述する。

タイトル: 地球
円に近い楕円形の軌道を描いて太陽の周りを1.0000太陽年に1回公転し、また0.9973平均太陽日に1回自転している。天の北極から見て、自転・公転ともに反時計回りである。この楕円の形は10万年ほどの周期で変化することが天文学者の研究でわかっている。楕円の軌道離心率は0.0167である。1太陽年とは太陽が春分点から春分点まで一巡りする時間、すなわち季節が一巡する時間をいい、365.242 19日である。地球の歳差により春分点が移動するため、1太陽年は、恒星が動かないものとして見た時に地球が太陽の周りを一周する時間として定義される1年(恒星年)より短い。1恒星年は約365.256 36日である。地球が自転して元の位置に戻るのに要する時間を「自転周期」といい、2種類ある。一つは恒星に対してのもので、これを恒星日という。正確には、春分点が南中してから次に南中するまでの時間をいう。