至点与二至时刻

二至(Solstice)是天文学中一年内两次特定太阳位置及其对应时刻的统称。太阳视黄经达到90度时为六月至点,达到270度时为十二月至点;同一术语既可指黄道上的方向,也可指太阳到达该方向的时刻。这里的黄经从规定的春分点沿黄道计量,不是地球表面的经度。

六月二至在北半球称夏至,在南半球则对应冬至;十二月二至相反。它们并非由固定公历日期定义。天文年历所列的具体日期与钟点来自太阳位置计算,同一时刻换用不同时区可能显示为不同的民用日期,不能把某年某地的日历标签当成永久定义。

参考:[1] [2]

地轴倾斜决定季节配置

地球自转轴与公转轨道面的法线约成23.4度角。在一年尺度上,自转轴在空间中的方向近似保持不变;随着地球绕太阳运行,朝向太阳较多的半球发生交换。六月二至附近,北半球朝向太阳的倾斜最显著,十二月则轮到南半球。

这种几何关系改变太阳在天空中的高度与日行轨迹长度,进而影响日照条件。南北半球季节相反,说明不能简单用“地球离太阳近就是夏天”解释四季。现今地球在一月上旬经过近日点,而北半球正在冬季;轨道距离变化能影响接收的太阳辐射,却不是南北半球夏冬交替的主要原因。

参考:[2]

最长白昼不等于最晚日落

在具有日常日出、日落的中纬度地区,夏至附近白昼达到一年中的最长,冬至附近最短。所谓白昼长度,是日落与日出的时间间隔;它不是日出或日落这一个钟表读数。把一个区间变长,并不要求区间两端分别在同一天达到全年最早和最晚。

美国海军天文台以北纬40度附近为例:最早日落约在12月8日,最晚日出约在1月5日,而最短白昼在二者之间的冬至附近。夏至附近也有类似的错位。这些是说明机制的近似日期,不是适用于全部纬度和所有地点的统一日出日落表。

参考:[3]

太阳轨迹与钟表时间共同作用

太阳每次通过当地子午线的间隔并非全年完全相同。地球轨道的椭圆形状和地轴倾斜,使视太阳时与均匀计时之间的差不断变化;这一差称为时差。太阳过中天对应的钟表时刻因而会前后移动,并同时带动日出、日落的钟点。

季节几何效应与这种钟表效应方向不同:白昼缩短倾向于让日出推迟、日落提前,而太阳时相对钟表整体变迟则会同时推迟两者。二至附近,日长逐日变化较慢,后一效应便可能占优势,造成日落已经变晚而冬至尚未来到的现象。二至标记的是太阳位置和日照几何,不是对所有日常时间极值的统一命名。

参考:[3] [1]