为什么还没到冬至天却黑得越来越晚,以前很白为什么现在越来越黑了

撰文/魏家辉 中科院物理所
这周末就是冬至啦，准备好迎接数九寒冬了吗？
众所周知，冬至那天是一年中夜晚最长，白天最短的日子。那么，在邻近冬至的这几天，天应该亮得越来越晚，黑得越来越早吧？
可是，如果你关心每天日出日落的时间的话，会发现最近几天太阳落山却是越来越晚了。以北京为例，日落最早的那天并不是冬至（今年是12月22日），而是冬至前两周（12月8日）。
北京近期日出、正午、日落时间和昼长。可见虽然12月22日那天昼长最短，但却不是日出最晚、日落最早的那天

撰文/魏家辉 中科院物理所

这周末就是冬至啦，准备好迎接数九寒冬了吗？

众所周知，冬至那天是一年中夜晚最长，白天最短的日子。那么，在邻近冬至的这几天，天应该亮得越来越晚，黑得越来越早吧？

可是，如果你关心每天日出日落的时间的话，会发现最近几天太阳落山却是越来越晚了。以北京为例，日落最早的那天并不是冬至（今年是12月22日），而是冬至前两周（12月8日）。

北京近期日出、正午、日落时间和昼长。可见虽然12月22日那天昼长最短，但却不是日出最晚、日落最早的那天

不仅最早日落出现在冬至之前，甚至最晚日出也不是冬至那天，而在冬至后约两周（2019年1月5日）。为什么会出现这种情况呢？

这是由于每一天的长度实际上并不一样。

咋一听可能难以理解，在我们的惯常思维中，地球自转一圈的24小时就是一天呀？其实上，这句话其实包含了三个不同的天文历法概念：恒星日、真太阳日和平太阳日。

图中由1到2为恒星日，1到3为太阳日 图/Gdr/wikipedia

恒星日是地球在宇宙空间中自转一圈的用时，一个恒星日为23小时56分4秒（由于地球自转的不规则，恒星日也有微弱的差别，这里说的实际是平恒星日）。

真太阳日是同一地区太阳两次经过最高点（正午）的时间间隔，这也是日晷所定义的一天。由于地球每自转一圈的同时绕日公转约1°，所以真太阳日比恒星日略长。地球需要多自转大约4分钟，才能让同一地区再次对准太阳。

随着计时精度的提高，人们发现每个真太阳日并不相等。于是又发展出平太阳日这一计时单位，即全年真太阳日的平均，为24小时，这也是钟表的一天（由于地球自转的减速，平太阳日每过100年大约会减少2微秒）。

一年中平太阳日与真太阳日的差值，9月下旬达到极大值（真太阳日最短），12月下旬达到极小值（真太阳日最长）。 图/USNO

到底为什么一年中的真太阳日会时长时短呢？这是为了抵消公转效应，地球每天多自转的时间各不相等的缘故。

地球绕日轨道是一个椭圆，根据开普勒第二定律：地球在近日点附近时角速度大，也就是说公转效应更明显，地球需要自转更多的角度才能弥补真太阳日与恒星日的差距。目前地球的近日点在每年的1月3日左右，恰好位于冬至附近。这一效应使得冬至的真太阳日偏长大约8秒。

还记得开普勒第二定律吗？ 图/Gonfer

此外，地轴的倾角导致地球赤道面和地球公转轨道面（黄道面）之间存在23°26′的黄赤交角。以地球为参考系观察，太阳一年的轨迹即沿黄道运行一圈，是一个倾斜于地球赤道面的大圆。在春分及秋分时，太阳斜着经过赤道面，此时太阳在黄道上的速度可以分解为平行赤道面的赤经速度和垂直于赤道面的赤纬速度。显然，赤经速度只是黄道速度的一个分量，所以公转效应小，真太阳日偏短。而在冬至和夏至时，太阳运行到了黄道相对于赤道面最远的位置，此时太阳的运动方向和赤道面平行，赤经速度等于黄道速度，所以冬至和夏至的公转效应大，真太阳日偏长大约21秒。

由于黄赤交角的因素，在冬至和夏至附近公转效应最大 图/2008 W. H. Freenman and Company

地球轨道偏心率和黄赤交角这两个因素共同在冬至附近达到极大值，这让冬至有着一年中最长的真太阳日：24小时30秒。这多出来的30秒就被压到了下一天，使冬至前后每天的正午都比前一天要晚约30秒（参见第一张图的正午时间）。在冬至前的两周，白昼变短的速度赶不上正午时刻后退的速度，于是日落的时间越来越晚。同理，在冬至后的两周，白昼变长的速度赶不上正午时刻后退的速度，所以日出时间依旧会变晚。

由平太阳日与真太阳日差值的累计导致的钟表中午与日晷正午的差别被称为均时差（蓝色）。均时差由公转轨道偏心率（棕色）和黄赤交角（绿色）两部分合成。均时差在11月初达到极大值约16分25秒（正午偏早），2月中旬达到最小值约14分15秒（正午偏晚）。 图/USNO

如果你每天中午固定位置和方向拍摄一张太阳的照片，将全年的照片合而为一就能直观地看到钟表中午与日晷正午的差别——均时差。在这样的照片上，太阳能够走出“8字”的轨迹，被称为“日行迹”。

图/Anthony Ayiomamitis

上面这张照片拍摄于希腊帕特农神庙，图中“8字”的顶点是夏至，底点为冬至。不过，“8字”的交叉处并非春分秋分，而是均时差为0的4月中旬和8月底。“8字”的左侧表示均时差大于0，右侧则小于0。题图中则是在土耳其拍摄的全年日行迹（并非正午时刻），正好记录下了一次日食。

如果你还是觉得有些晕晕乎乎，那欢迎收看由阿尔法字幕组翻译的视频解说：“分钟物理——为什么12月有一年中最长的太阳日”

来源：科学世界

编辑：Shiny

为什么冬至过后早上天亮时间反而比冬至前更晚了？

“因为冬至过后太阳直射南回归线,太阳向南移动,而太阳光线取决于太阳位置移动变化。冬季,随着太阳越向北移动,太阳直射点就会越往北,因而我国处于北半球,所以冬季日好蔽孝短夜长。 由于地轴是倾斜的,所以地球上不同地区的昼夜长短是不同的。在地球的南北两极地区,太阳终年斜射,昼夜长短变化最大。 南北半球的高纬度地区还友稿会出现太阳终日不落或终并握日不出的现象,即一天24小时都是白天或者都是黑夜,这就是极地地区的“极昼”和“极夜”现象。在南北极点,有长达半年的极昼和极夜。”

为什么冬至以后天亮得早了，晚上也黑得晚了？

冬至以后，天亮得早了，并且晚上也黑得晚了。

冬至每年12月22日前后，太阳直射点在南回归线上，南半球各地昼最长，夜最短。南半球纬度越高的地方，白昼越长，黑夜越短，南极圈内出现极昼现象。

北半球则反之。地球上距南做陪回归线越远的地方，太阳光线越倾斜，获得的太阳光热越少。我国有俗话：吃罢冬至饭，每天时间长一线就是这个意思。

扩展资料

斗指子，太阳黄经270°，为冬至。正月建寅，十一月为子月，冬至是二十四节气中的第22个节气。冬至日，一般都在公历的12月21日或12月22日这两日。例如：2020年冬至具体时间：12月21日18时02分。

注：平均时间法（1645年以前使用）计算不考虑太阳在黄道上运动快慢不匀，与定气法（1645年起沿用至今）的推算方法不同，各节气的具体交节时刻不一样。

在天文上，“冬至”是太阳南行的转折点。由于冬至前后，地球位于近日点附近，运行的速度稍巧胡扒快，这造成了在一年中太阳直射南半球的时间比直射北半球的时间约短8天，因此北半球的冬季比夏孝昌季要略微短一些。