「冬至」的日出與日落時間

今個週末是「冬至」, 是一年之中日最短、夜最長的一日, 亦即是日出與日落之間, 相隔最 短的一 日。從直覺上來看, 應該是日出最遲、日落最早的一日, 但直覺與現實卻相差頗遠。

以今年2013年為例, 「冬至」是在12月22日的凌晨2時05分, 亦即是太陽去到最南的一點的時 間, 之後就會「回頭」向北移。當天的日出時間是早上6時59分, 日落則是黃昏5時 45分, 相隔 10小時46分鐘。

比6時59分更遲的日出時間, 卻要到17天後 的2014年1月8日, 該天的日出、日落時間分別為 7時05分和黃昏5時55分, 相隔10小時50分。

但日落最早的一日, 卻已是在2013年11月23日, 日出、日落時間分別為6時41分和黃昏5時 38分, 相隔10小時57分。

從以上的數字看來, 「冬至」確是日最短的一日, 但卻不是日出最遲、日落最早的一日。為何 會是如此的呢?

首先是我們如何計算「一日」、「一小時」、「一分」、及「一秒」的時間。詳細部份請參閱去年的拙文 “「閏秒」與「閏年」” 。http://chayingluen.blogspot.com.au/2012/05/blog-post.html
 

還有的是, 地球繞著太陽運行的軌跡, 是略為不對稱的橢圓形。因太陽對地球引力的影響, 在每 年的一月時, 地球較為接近太陽, 運行得略為快; 相反地在七月時距離太陽較遠, 運行得略為慢 一點, 亦即是說, 在一月時的「一日」, 是短過時鐘上的24小時, 而在七月, 則長過, 平均的是短 了約十五秒和長了約三十秒。但是我們的時鐘運行的速度是固定的, 不會隨著地球運行的速度 而改變, 隨著在接近「冬至」時的「日漸短、夜漸長」, 而實際上的「一日」卻更短, 應該會感 覺到日出的時間會越來越早才是。但有一點卻影響更大的。

地球除「自轉」之外, 同時亦繞著太陽「公轉」, 即約在365日內, 繞著太陽轉了360度, 亦即地 球每日除了要「自轉」一次之外, 還要額外多轉約1度 (360度 / 365日), 才可使在地球上的同一 點, 再次見到太陽, 那額外多轉約1度的時間, 約是4分鐘(24小時 x 60分鐘 / 360度) 。這額外的 4分鐘, 不但冲銷了因地球運行快了而縮短了的「一日」, 還令「一日」更長, 令我們感覺到, 在 時鐘上顯示的日出時間越來越遲了, 也「推遲」了日落的時間。

「冬至」之時, 陰氣窮極, 陽氣再生, 所以傳統上認為「冬大過年」呢!