两个时刻与两个交点
二分(Equinox)在天文学中有相互联系的两种用法:一是太阳中心由天赤道一侧穿越到另一侧的时刻,二是黄道与天赤道在天球上的两个交点。天赤道是地球赤道方向在天球上的延伸;黄道则与地球绕太阳公转的轨道平面相联系。二者并不重合,因此具有两个相对的交点。
太阳由南向北越过天赤道的交点称为春分点,反向穿越处为秋分点;相应太阳视黄经约为0度和180度。这里的“点”是天球坐标上的方向,不是一颗恒星,也不是地面某个固定地点。在传统赤道坐标表达中,春分点还是计量赤经的起点,因此二分不仅用于谈论季节。
同一时刻,南北季节相反
三月二分对应北半球的春季、南半球的秋季;九月二分则相反。用“三月二分”和“九月二分”表述全球共同发生的天文现象,可避免把北半球的春秋名称直接套在南半球。它们是天文季节的界标,并不保证各地气温、降水或物候在该时刻同时改变。
二分按太阳位置确定,而不是按某个固定公历日期定义。季节循环与整数个民用日不能完全重合,历法的闰年安排也会影响对应日期。天文年历给出的是一个具体时刻;这个时刻换算到不同时区,钟点乃至日历日期可能不同。这不代表不同地区各有一次独立的全球二分。
为何白昼并非恰好十二小时
“昼夜平分”是二分名称所传达的简化几何图像,但实际日出、日落不是以太阳中心越过地平线为准。通常日出取太阳上缘首次出现,日落取上缘最后消失。太阳有可见的圆面,所以在这两个时刻,它的中心都可以仍在几何地平线以下。
大气折射又把近地平线太阳的视位置抬高,让人较早看到太阳、较晚失去直射日光。美国海军天文台说明,常规年历计算采用约34角分的地平折射和16角分的太阳视半径,合计使日出日落时的几何中心约低于理想地平线50角分。因而实际定义下的白昼通常比简单的十二小时图像更长。
纬度改变昼夜相等的日期
太阳轨迹与当地地平线的相交方式随纬度改变,因此同样的视半径和折射修正,并不在所有地点对应同样长的时间。昼夜各约十二小时的日期会随地点移动;在北半球许多中纬度地区,它出现在三月二分之前、九月二分之后,南半球的对应关系相反。
接近赤道处,按日出至日落计算的白昼甚至可全年比夜间略长。当地实际所见还需区别年历采用的规则、无遮挡地平线。二分这个全球天文时刻、某地白昼长度,以及晨昏仍有散射光的时段,是三个不同问题,不能因为名称中的“分”就认定全球所有地方当天都精确昼夜等长。