昼夜平分点

更新时间:2023-11-28 02:21

昼夜平分点(分点,英文:equinox)是地球赤道黄道在地球上的交点,是相对的两个点。追溯这个字的源头来自拉丁文的aequi nox,意思是日夜等分。在实际上也是如此,当太阳经过昼夜平分点时,地球上各地的白天和夜晚都是一样长的,各有12个小时。

简介

昼夜平分点这个名词,也被用在很狭隘的一个的范围上,就是指事件发生或感受的那个瞬间的时间点上。昼夜平分点也常与至点相提并论,在天文学上被用于定义四季的起点。但在中国,这四个点却被用来定义四季的中点。

真实的昼夜平分点只是一个标示日夜等分的瞬间时刻,并不是一个整天,但是因为太阳经过赤道的速度是缓慢到足以让昼夜平分点日的白天和夜晚都可以各有12个小时,其间的偏差只有几分钟而已,即使在分点日前后的几天已是如此。不过在实际上,由于大气层的折射作用,以及太阳的视直径达到半度,真正日夜等长的日期并不会出如今昼夜平分点日,而且赤道地区的白昼永远比夜晚长一些。

由6月的至点到9月的昼夜平分点相隔有94天,但由12月的至点到3月的昼夜平分点间隔只有89天。这是因为地球绕太阳公转的速度有所变化,使得各个季节的长度不尽相同。

瞬时昼夜平分点并未固定在天球上,每年大约会延后6小时(5h48m),每4年便会累积至大约1天的时刻。因此格里历被设计为每4年增加一个闰日来调整。这个方法虽好但有些缺点,详细的原因请参考格里历的条目。

由于月球和其他行星的摄动,会造成季节长短上微小的不规则变化。

目前昼夜平分点与至点最常落在3月20日、6月21日、9月22日和12月21日,在4年一闰的修正下,每4年仍会提早一些,大约70年便会累积达到1日的差异。也就是说在更早的岁月中,昼夜平分点与至点最常落在3月21日、6月22日、9月23日和12月22日。

表中所有的时间都是协调世界时(UTC),也就是格林威治时间(不考量[日光节约时间])。居住在远东地区(亚洲和澳大利亚)的人们,地方时的时间较早,会注意到昼夜平分点与至点的时刻比表中的时刻要晚。例如,汤加(时区是UTC+13),在1999年的一个分点时刻是9月24日;生活在西方世界的人们(美国西部),钟表上的时间落后于世界时,常有昼夜平分点落在3月19日的经验。

当地球在环绕太阳运转时,太阳投影在天球上的移动路径称为黄道(红色),对赤道(蓝色)是倾斜的

名称

三月分点和九月分点:最早被设定的选择,对任何一个半球都不会造成混淆的名词。但是并非全世界的人都使用以太阳为基础的阳历,像是中国的农历、犹太历、回历等,分点就不依定会固定的落在三月与九月;在其他的行星(例如火星),虽然也有季节的变化,也不适用。

春分和秋分:在西方世界中这个名称是由拉丁文直接衍生出来的,常用于天文学上。在中国,则是24节气中的两个名词。虽然与春分点和秋分点一样在使用上会有含糊不清的疑虑,但几个世纪以来,已经被定位在以北半球的观点上来看这一对名词。因此春分是指太阳由南向北的穿越天球赤道,经过的是天球坐标系统中的原点。在这种情况下很难得会提到另一个分点的名称。

白羊宫第一点和天秤宫第一点:在北半球分别称为春分点和秋分点,合称二分点。也是最早被设定的选择之一,与任何一个半球的观点都没有牵扯,依据的是日夜平分点所在的星座位置。由于岁差的影响,春分点早已经移入双鱼座,并且在21世纪初进入宝瓶座中。遗憾的是这对名词被占星学滥用,仍沿用旧名,但实际上已与星座不能吻合了。

双鱼分点 和 室女分点:在20世纪与实际的星座相对应的名称,但未被普遍的采用。

北分点和南分点:依太阳经过昼夜平分点时的动向而命名。

当太阳位于昼夜平分点时被照亮的地球(忽略曙光的影响)。

日心观点

造成季节变化的原因是地球的自转轴没有垂直于公转的轨道平面,而与平面间有23.44°的夹角。这个角度被称为黄赤倾角,并且因为惯性,这个角度始终维持着,但仍有少量的变化。结果是,有半年的时间(从3月20至9月22日前后)北半球会倾向着太阳,并在6月21日前后达到最大倾斜度。而另外半年则是南半球倾向着太阳,并在12月21日前后达到最大倾斜度。在这两者之间,当太阳位在赤道正上方时昼夜等长,而且在这时地球的南极点和北极点也都处在日夜交替的明暗界线上,换言之在整个地球都是日夜等长的。

地心观点

前述的说明对身处地球之外的观测者是很有用的,对在地球的我们,说明虽然仍是一样,但取向上有所变化。如今太阳每年环绕地球一周,在天球上行经的路径称为黄道,其实就是反映了地球在天球上移动的路径。太阳的每日运动(日与夜),不管实际如何,可以视为平行于赤道;分点是赤道和黄道相交的点,至点则是黄道上离赤道最远的点。同样的,当太阳由地球上看位于春分点时,从太阳看地球则在相距180°之处,也就是轨道上的秋分点。地球在轨道上的近日点位于黄经101°,也就是在一月初的时间。 如以上所提到的,在昼夜平分日的太阳会经过在赤道上的观测者的天顶,但在极点上的观测者则看见太阳贴着地平线运动。在三月的昼夜平分日之后,在北极看见太阳日渐升高,在南极的太阳则隐没在地平线下;到了九月的昼夜平分点,则都反过来进行。这时,对地球上所有的的观测者而言,当正午时太阳在南方天空的高度是地理纬度的余角(90° - φ)。例如,在北纬60°的观测者(φ = 60°)将看见太阳在南方的高度是30°;在南纬20°的观测者(φ = -20°),看见的太阳将在南方110°,但是这个角度超过了天顶的高度(90°),所以要用补角来取代,也就是在北方70°的高度上。

在昼夜平分日,太阳在早上升起时(事实上,太阳是一个面,真正的日出时间,要考虑到大气折射,以及太阳的形状。日出的时候,由于地球表面充满了大气,大气会对太阳光产生折射,让还没有接近地平线的太阳产生了已经接近地平线的错觉。),全球各地(除了南北极点)的观测者都会观察到太阳由正东方升起,也会观察到太阳在正西方落下(在高纬度地区会因为大气层的折射而产生偏差)。在以六月为中心的半年期间,太阳的出没方位会偏向北方,这也意味着北半球的白天会比夜晚长,而南半球的白天比夜晚要短;而以十二月为中心的半年期间,太阳出没的位置偏向南方,日夜长短的关系也随者反转过来。

太阳在赤道(纬度0° )的日弧

太阳在纬度20°的日弧

太阳在纬度50°的日弧

太阳在纬度70°的日弧

太阳在极点(纬度90°)的日弧在昼夜平分日的太阳出没时刻也是一样,全球各地(除了南北极点)的太阳都在早晨6:00升起,在晚间18:00西沉。但有一些原因会使出没的时间有所改变:

绝大部分的地区都采用与地方时不同的时区,在某些地区的差异会达到一小时,加上日光节约时间更可能达到两小时,因此日出日没的时间可能在8:00和20:00。

即使有些人很幸运的地方时和时区的时间是相同的,仍然不能看见太阳在6:00东升,18:00西沉。这是因为地球在轨道上的速度变化,我们称之为均时差,在三月和九月的昼夜平分日,这个差异分别是+8分钟和-8分钟。

通常所谓的日出和日没不是以太阳的中心,而是以太阳球面的上缘在地平线上出没做标准。但边缘出现比中心的出现至少会早一分钟的时间,同样的日落时边缘也会比中心晚一分钟西沉。

还有大气折射的影响,当在地平线附近时,太阳的视位置会比实际的位置高一些,这会使日出的时间提早约两分钟,同样也使日没的时间延后约两分钟。 这两个原因的影响约达到7分钟,使得昼夜平分日的白天有12小时7分钟,夜晚只有11小时53分钟,而且还包含了暮曙光的时间在内。如果将暮曙光的时段也算成白天,那么白昼可能会长达13个小时。

上述只是针对热带地区(低纬度)的真实现象做描述,在高纬度地区的变化会更大。这两个因素在伦敦的影响就有12分钟,越往极区差异越大,而在距离极点100公里的距离内,在昼夜平分日仍依旧24小时都是白天。

地平高度也会影响到昼夜的长短,在高山上白昼的时间会增长,而在东西方有高山遮蔽的山谷里,则要注意白昼会相对的缩短。这也是为什么东西向的峡谷比南北走向的峡谷更受人喜爱。

太阳弧线

参考一些太阳移动的弧线,对上述的说明会有更透彻的了解:太阳在天球上的路径是一天中的移动轨迹。有些像鬼影的蓝色小圆是位于地平线下的太阳,但不会低于地平线下18°,在这个区域内的太阳会产生暮曙光,使天空泛白。

在北半球时,北方在左边,太阳升起之处是东方(最远的箭头),中天的方向是南方(右边的箭头),太阳沉没的方位是西方。

在南半球时,南方在左边,太阳升起之处是东方(最近的箭头),中天的方向是北方(右边的箭头),太阳一向左方西沉。

以下几个特别的例子:

在纬度0°(赤道)的日弧:当太阳经过天顶时,也就是日正当中之际,几乎没有影子。

在纬度20°的日弧:太阳中天时的高度为70°,而太阳出没的路径与地平线呈陡峭达70°的夹角,暮曙光持续的时间约一小时。

在纬度50°的日弧:日弧的高度只有40°高,暮曙光则持续约二小时。

在纬度70°的日弧:日弧的高度仅仅只有20° 高,太阳出没的路径与地平线呈20°的夹角,暮曙光则可持续超过四小时,事实上几乎已经没有夜晚的时段。

在极点的日弧:即使没有大气层的折射,太阳也会整天都在地平线上。

坐标系统

太阳在三月份由南向北经过的昼夜平分点称为春分点,在天文学上是非常重要的一个点。他不仅被标示为赤道坐标和黄道坐标的起点,也是恒星时的起点;秋分点的坐标值是黄经180°和赤经12h。对至少可以追溯到古希腊时代的占星学也同样适用,春分点被称为白羊宫第一个点(起点)。由于没有考量到分点岁差的变动,迄今仍然采用相同的标记,因此季节不会转移,只有星星出现的季节产生了变化,还有所有星星的坐标都受到了影响,而这只是天文学家需要考虑的许多因素中的一项,并且是比较容易的一项。

另一方面,在印度占星学中,在17世纪之前的春分点是固定在恒星上的,因此与季节的对应关系逐渐偏离,总计偏离了约22天。

文化差异

在下面的表中,相关的庆典与活动都与3月和9月的分点有关,但在南北半球提到“春分”与“秋分”的意义是不相同的。

复活节:在基督教,复活节是在3月分点或之后的第一个满月后的第一个星期日。但她们采用自己的定义,始终以3月21日作为分点日,因此复活节最早的日期是3月22日。

许多不同的历都以三月的昼夜平分日为首日,包括伊朗历和巴哈依历等。[1] 波斯人(伊朗人)的Norouz节日也以此为准。依据古代的波斯神话传说中的Jamshid(波斯神话中的国王),也在这一天登基,每年此时都要举行两个星期的庆典活动,以召唤回伊朗和波斯人古老的神话创作和宇宙观。在阿塞拜疆、阿富汗、印度、土耳其、桑给巴尔、阿尔巴尼亚,和中亚许多库尔德文化国家,这一天都是假日。[2] 并且也是拜火教的假日。在巴哈依教派则是依附在教义内的神圣日子。

在捷克的奥斯特拉瓦,春天的昼夜平分点是巫术迷信的安息日,秋天的昼夜平分点则是有名的Mabon巫术迷信安息日。

日本:三月的昼夜平分日称为春分の日(Shunbun no hi) ,是官方的国定假日,也是家族互相拜访和聚会的日子。同样的,九月的昼夜平分日称为秋分の日(Shūbun no hi) 。

泰米尔和孟加拉:是印度旧的太阳历的新年,已太阳实际进入白羊座的日期,在每年的4月14日举行庆典。起初,这项庆典活动只在印度南方的泰米尔邦举办,稍后才传到在孟加拉国和东印度的西孟加拉等地。

地球日是开始于1970年的昼夜平分日(3月21日),但美国在4月22日来庆祝。

在许多阿拉伯的国家,在三月的昼夜平分日是著名的母亲节。

使用于1793至1805年的法国共和历,以九月的昼夜平分日为新年,法国第一共和于1792年9月21日宣布废除法国帝制,并且宣布第二天的昼夜平分日(9月22日)是法国共和国历元的开始,每年的开始必须经由天文测算来确认。(也就是要依据真太阳而非一般历法中的平太阳。)

英国有名的收获日庆典,是在最接近九月昼夜平日的满月的星期日。

传统节气

春分在时间周期上是指太阳位于黄经 0°和15°度之间的位置,大约是3月20日至4月5日之间。但在实务上通常特指太阳真正位于黄经0°的那天。

惊蛰→春分→清明

秋分 (Qiufen)是另一段太阳周期,是太阳位于黄经180°至195° 之间的时段,通常是在每年的9月23日至10月8日。但同样的,在实务上也是特指太阳真正位于黄经180°的那天。

白露→秋分→寒露

语法、逻辑、修辞、事实和表格

在拉丁文的词汇中,nox的复数是noctes,虽然这个形式保留在英文的所有格equinoctial中,但是日夜平分点的.复数equinoxes却比equinoctes更常被用到。

昼夜平分周期的一种效应是暂时性的破坏通讯卫星的功能。对多数的同步卫星而言总会有一个死角:当太阳相对于卫星是在地球的后方时,太阳便会被地球遮蔽住,但是太阳强大的能量和宽广的辐射光谱会超越地面电台的接收讯号而产生噪音(噪声),会根据天线的大小和其他的因素,暂时性的扰乱或压抑电路的传输。这些作用的时间可以从几分钟到一个小时。

在昼夜平分点前后的一段期间,同步卫星会因为进入地球的阴影之中,使得提供电力的太阳电池因不能被阳光照射而不能供电,因此每到子夜前后会暂时停止运作一段时间。

许多欧洲的民间传说声称在三月的昼夜平分日可以竖蛋,也有些地区会加入九月的昼夜平分日,但也有全然否定的。(台湾地区则流行在端午节与夏至竖蛋。)

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