午夜太陽

地球並不是「立正」的對著太陽, 而是「側側膊」的傾斜約23.4度。在北半球的夏至那天, 太陽直照北緯23.4度, 面對太陽的地方是白天, 背著太陽的是黑夜。但北極是傾斜向著太陽, 週圍的地方,縱使是在地球「背著太陽」的那邊, 仍然會受到太陽的照射, 這個範圍, 理論上是由北極開始, 向南約23.4度, 即北緯約66.6度的地方, 稱為北極圈。同時, 因為南極是傾斜離開太陽, 相應的由南極至南緯約66.6度的地方, 即南極圈, 全日24小時都沒有太陽的照射, 全是黑夜。在冬至那天, 南、北兩極所見到的現象, 則是完全相反的。

在北半球的夏至那天, 在北極圈上的地方, 即使在午夜時份的12點, 仍然會見到太陽, 是為「午夜太陽」。這只是在理論上而已, 由於地球的大氣層折射太陽的光線, 在北極圈以南約100公里的地方, 也會24小時都見到太陽, 而在北極圈上, 更會在夏至之前和之後的幾天, 都會見到「午夜太陽」, 而越接近北極, 見到「午夜太陽」的日數會越多, 是由夏至日向春分日提前,  和由夏至日向秋分日廷後。在北極那點上, 太陽在春分左右升起之後, 一直停留在天空中, 到秋分左右才落下, 從空中消失, 即一年只有一次日出和一次日落, 連續半年的白天和連續半年的黑夜。

對於習慣生活在日出而作、日入而息、晝夜分明的地方的人, 24小時都可以見到太陽, 簡直是一個奇景, 而且只有在接近南、北極圈中才可以看到。南極圈中只有屬於南極的陸地和海洋, 而且都是遠離人口聚居的地方, 所以要看「午夜太陽」, 就只有打北極圈的主意了。

雖然是在北極圈中, 可能是因為24小時有太陽, 夏天時的氣溫還是頗為溫和。以比較熱門觀看「午夜太陽」的挪威北部小鎮Alta(阿爾塔) 為例, 在北極圈以北約400公里, 夏天的平均溫度在13至17度。每年的5月中的某天, 太陽在凌晨一時左右升起之後, 就留在空中, 直到7月尾的某天, 才開始有日落, 有「午夜太陽」的日子, 連續超過70天。

不過, 從4月尾到5月中、和從7月尾到9月初的幾個星期中, 雖然每天都會有日落和日出, 但中間相隔只有幾小時, 黃昏日落後的暮光和黎明日出前的曙光時間互相重叠, 以至雖然天上沒有太陽, 天色還是很光亮的, 據說亮度還足夠看書不用開燈的呢。

除了在嚴謹的學術範圍中, 曙光和暮光在英文都是 twilight, 是泛指那種朦朧昏暗的天色。

這又想起The Platters 的名曲之一 Twilight Time。

https://youtu.be/Vb7WXFkeaBo

日出東方, 日落西沉?( 二)

太陽不斷的在南、北回歸線之間來回轉移, 造成四季、寒來暑往、春秋交替。

太陽雖然是在東邊升起、西邊落下, 升起和落下的位置, 是隨著季節的變化而改變。在北半球去看, 冬天時偏南, 夏天時則偏北, 只有在春分和秋分這兩天, 太陽直照赤道, 才是真正的從東方升起、在西方落下。

太陽位置隨著時日的變化不是完全「平均」的, 這與地球繞著太陽運行的軌跡有關。該軌跡是個略為偏心的橢圓形, 太陽亦不在橢圓的中心, 因而地球與太陽之間的距離, 亦在不斷的變化。從直覺去看, 每年的6月21日夏至, 和12月22日的冬至這兩點, 應該是在橢圓形軌跡的長軸上, 相距最遠, 但其實不是, 更有趣的, 地球距離太陽最近時, 是在冬至後的1月3日, 即「近日點」, 而最遠時, 是夏至後的7月4日, 即「遠日點」, 但兩個距離相差不大, 約3.3%而已, 卻已造成一年中的四季長短不平均。以夏至與秋分之間最長, 有94日, 秋分與冬至之間是90日, 而冬至與春分之間最短, 只有88日, 一年餘下的90日, 是屬於春分與夏至之間的了。

一年之中, 只有是在春分和秋分這兩天, 太陽直照赤道, 之後不是偏南就是偏北。在地理上, 以正北方為0度, 從我們身處北半球的香港去看, 在春分那天, 太陽從正東方升起, 即90度, 在正西方的270度落下, 之後就逐漸偏北, 到夏至那天, 是從64度處升起, 在296度處落下, 之後就向南移, 渡過秋分之後, 到冬至那天, 是從115度處升起, 在245度處落下, 之後又向北移了。可以看到, 在夏至那天, 太陽升起和落下的位置, 相差達232度, 而冬至那天則只有130度, 相差102度, 難怪夏天時的白天時間比冬天時的要長得多。

太陽的升起和落下的位置, 一年中來回移動了102度, 即約每3.6日移動1度, 但這只是個平均數而已, 中間的過渡變化其實是極不是平均的。細緻些去看, 在夏至和冬至的前和後約10天, 太陽升起和落下的位置差不多沒有變化, 從12月10日到翌年的1月2日, 都是115度和245度, 而從6月12日到6月30日, 都是64度和296度, 亦即是說, 經「修訂」之後, 太陽的升起和落下的位置, 在325天中來回移動了102度, 即約3.2日移動1度。不過, 若再更細緻些去看, 在春分和秋分的前和後約10天, 變化最快, 平均為每2日移動1度, 有一閃而過之感, 其餘的日子, 平均約3.5日移動1度。

上述的數字, 只適用在香港, 不同的地方, 會有極大的差別。基本上在赤道與南、北回歸線之間的地方, 都會大致相同, 離開南、北回歸線向南、北兩極處, 變化會相當大。例如在南、北兩極圈中, 夏至前後會出現「午夜太陽」和「日不落」的現象, 是接近北極圈國家的旅遊大賣點, 相反在冬天時, 24小時都沒有太陽, 卻又是另一大賣點, 北極光是也。

從上述的數字去看, 要拍得一張獨特的有關太陽的相片, 確實極不易, 除了一定要遇上好天氣之外, 一天中的日了更非常重要, 完全是可遇而不可求。

日出東方, 日落西沉?( 一)

不久前拍得一張構圖比較特別的日落相片, 與朋友們分享之後, 有個別詢問拍攝的時間、地點和位置, 當然如實報上。前兩天收到朋友的訊息, 他特意去到「現場」, 雖然天色良好, 但卻連太陽的踪影也看不見, 甚為失望。我給他的答案是: 太陽移位了。他的反應是: 太陽不是從東方升起, 在西方落下的嗎? 這是我們從小就被告知的常識, 但實際上, 只能說: 太陽是從東邊升起, 在西邊落下。

最基本的天文常識告訴我們, 地球環繞太陽運行, 運行一週就是一年, 同時地球作自西而東的自轉, 自轉一次就是一天, 令在地球上感覺太陽是從東邊升起, 在西邊落下。再詳細一點的是, 地球並不是「立正」的對著太陽, 而是「側側膊」的傾斜約23.4度, 當北半球傾向太陽時, 就是北半球的夏天, 相反地傾離太陽時, 就是冬天了, 而南半球的冬夏與春秋, 則剛好與北半球的完全相反。

從此看到, 在每年的某一天, 太陽會垂直照射在北半球的北緯23.4度, 之後就掉頭向南移向南半球, 又在某一天垂直照射在南半球的南緯23.4度, 之後再掉頭向北。那兩天分別為北半球的夏至與冬至, 那兩條23.4度的緯度線就是北回歸線和南回歸線。

從地球上去看, 太陽是不停的在南、北兩條回歸線之間來回移動, 中間會在某兩天經過和直照赤道, 在冬天過渡到夏天時, 那天便是春分, 另一天則是秋分。

由此看出, 在北半球的冬天時, 太陽偏在南邊, 而夏天時則偏北, 在偏南與偏北的來回過渡中, 太陽升起和落下的位置也隨著變化。在香港, 當見到太陽時, 大都是日在中天, 因為到處都是高樓大厦, 遮擋了地平線, 除了在少數地點又有適當的方向外, 否則很難可以看得到日出或日落, 也未必能察覺得到位置的變化。不過, 有一樣大家都會知道的, 就是冬天時天黑得比較早, 日短夜長。

另一個常識是, 在香港, 千金難買向南居, 因為冬暖夏涼。在冬天時, 太陽偏在南邊, 從向南窗照射入室內, 有光有熱, 帶來光明和溫暖; 在夏天, 太陽偏北, 自東而西從中天經過, 不會直照射入室內, 又很多時會有來自海上的西南風, 比較涼快。

就是因為在全年中, 太陽的位置不斷的變化, 要拍得一張關係到有太陽, 而又有特別構圖的相片, 簡直是可遇不可求, 除了是無法改變的太陽自然規律外, 還有天時、地利、人和等因素, 缺一不可。

至於太陽的位置如何變化, 另篇再續。