冬至過後日出時刻為什麼不提前論文

摘要：冬至日是北半球一年當中白晝最短的一天，冬至後白晝逐漸變長，日出時刻應該逐漸提前，但是很多有生活經驗的人卻發現日出時刻並沒有提前。一直到一月上旬過後才會感到日出逐漸提前。

關鍵詞：冬至日 日出時刻 真太陽 平太陽 時差

我們知道，冬至日是北半球一年當中白晝最短的一天，冬至後白晝一天比一天長，日出時刻應該一天比一天提前，日落時刻一天比一天延遲。但是很多有生活經驗的人卻發現：冬至後日落確實一天比一天晚，但日出時刻卻並沒有提前。一直到一月上旬過後才會感到日出逐漸提前。大量的事實告訴我們：冬至日只是北半球一年當中白晝最短的一天，卻不是日出最晚、日落最早的一天，白晝的時間整體向後延遲了。為什麼會出現這種情況呢？要回答這個問題還需要從太陽的週日視運動説起。

天文學上把太陽視圓面中心在天球上連續兩次由東向西通過某地子午圈的時間間隔，稱為真太陽日。一個真太陽日等於24個真太陽時。並規定太陽視圓面中心上中天的時刻即為真太陽時12時。真太陽時真實的反映了太陽的視運動。按照真太陽週日運動建立的計量時間系統，給人們的生活提供了方便。但是，通過天文觀測得知，真太陽日長短不一：每年9月16、17日附近，一個真太陽日（太陽視圓面中心連續兩次在觀測點上中天的時間間隔）為23小時59分39秒；而在12月22日、23日附近，一個真太陽日是24小時0分30秒。同是一個太陽日，最短和最長相差51秒，為什麼呢？

原來，真太陽除了週日運動外，還有不均勻的週年運動。我們已經知道：地球的公轉軌道是一個橢圓，太陽位於橢圓的一個焦點上（開普勒第一定律）；地球的向徑（地球與太陽中心的連線）在單位時間內掃過的面積相等（開普勒第二定律）。面積相等制約着地球與太陽距離的變化和線速度變化之間的關係。也就是説，地球在公轉軌道上的公轉速度是不均勻的，在近日點（冬至附近）時候最快，在遠日點（夏至附近）時候最慢。反映到太陽的週年視運動上，太陽在近地點時的黃經日增加量大於遠地點時的黃經日增加量，而真太陽日的長度在數值上等於一個恆星日加上地球在一日內公轉的角度（相當於黃經日增加量）。因此，每年一月初的真太陽日長，七月初的真太陽日短。

此外，由於真太陽在黃道上運動，而真太陽的時角是沿着赤道計量的。這樣，即使真太陽在黃道上的運動是均勻的，它的赤經的增加也是不均勻的，這導致在二分點附近，真太陽日短；在二至點附近，真太陽日長。

由於真太陽日不是一個常量，因而不符合作為計量時間單位的要求。所以就有必要建立一種更完善的按太陽運行計量時間的系統，這就是平太陽時系統。

平太陽不是一個天體，而是天球上的一個假想點。這個假想點在天赤道作勻速運動。這樣就消除了地球橢圓軌道運動對真太陽日長度的影響。

平太陽在天球上連續兩次由東向西通過某地子午圈的時間間隔，稱為平太陽日，並以平子夜（平太陽下中天的時刻）作為平太陽日的起算點，一個平太陽日等於24個平太陽時。

平太陽既然是一個假想點，就無法觀測到它，準確的平太陽時是由測定恆星時，再經過換算得到的'。平太陽時是科技工作和日常生活中使用的計量時間單位，通常鐘錶所指示的時刻就是平太陽時。

由上述可知，有時真太陽位於平太陽的前面，有時位於平太陽的後面。因此在一年內除了幾個特殊的時刻外，任何時刻真太陽都不與平太陽重合，它們之間存在着一定的差值，這個差值叫做時差，時差=真太陽時—平太陽時。

時差有正有負，不是一個固定的數值，為正值時真太陽快於平太陽，為負值時真太陽慢於平太陽。時差與觀測者在地球上的位置無關，只與觀測的日期有關，在《天文年曆》中載有每天時差的數值。在一年中，時差有四次為零，它們出現在4月16日、6月15日、9月2日和12月25日的前後；有四次極值，2月12日前後為—14分24秒，5月15日前後為+3分48秒，7月27日前後為—6分18秒，11月4日前後為+16分24秒，如下圖。

由此可知，冬至前的一段時間時差為正值，即真太陽快於平太陽，日出日落提前，12月5日到12月11日這段時間成為一年中日落最早的時候；而在冬至後的一段時間時差為負值，即真太陽慢於平太陽，日出日落延遲，12月29日到1月11日這段時間成為一年中日出最晚的時候。

參考文獻：

1.地球概論教程。高等教育出版社。