2018年8月27日

太阳日与恒星日的差别

所谓恒星日和太阳日都是用来衡量一天的时间长度的,也就是地球自转一圈所需要的时间是多少?
地球自转示意图
地球的自转就是地球围绕地球的自转轴不停转动的现象。自转的周期也就是地球自转一圈所需要的时间,也就是我们所说的一天。那么问题是我们人类生活在地球表面,我们怎么知道地球自转了一圈呢?
由于地球自转导致的星空旋转现象
要弄清楚地球花了多少时间转了一圈,我们就需要在天空中寻找一个参照物,来确定地球是否旋转了一圈。那么在观察中,我们选择了两类参照物,一个就是太阳,另一个就是遥远的恒星,由此产生的分别为太阳日和恒星日。我们平时所说的一天24小时其实是太阳日,那么太阳日是不是地球自转的真正周期呢?我们下面来分析:
太阳日和恒星日示意图

太阳日就是以太阳作为参照物,太阳每天太阳东升西落,每重复一次其实就是地球自转了一圈,时间为24小时。那么这里有什么问题呢?问题就在于当我们第二天再看到太阳升起时,地球已经不在原来的位置了。由于地球的绕日公转一年365天,绕日转了一圈,就是360度,算一下大概每天转59分。
地球公转示意图

太阳和地球之间的距离大概1.5亿千米,从宇宙空间的角度来说不是很长,那么地球公转产生的59分的偏差就会表现的很明显。也就是你第二天看到太阳再次升起,其实地球转过了360度59分,多转了59分。
比邻星位于上图中央(红色恒星)

那么怎么样可以减少这种误差呢?那就选择遥远的恒星作为参照物,宇宙中恒星与恒星之间的距离是以光年为单位的,距离太阳最近的恒星是半人马星座的(比邻星,),光从他发出大约经过4.22年才能到达地球,也就是我们距离比邻星4.22光年。光速一秒钟大概30万千米,以这样的速度走4.22年,其距离是极其惊人的。

由于地球和恒星之间的距离极其遥远,那么在地球自转的一天内产生的地球公转及其他运动几乎可以忽略不计。所以当你第二次观察到某一恒星出现在同一位置,基本相当于地球自转了一圈,也就是360度,所需时间为23小时56分4秒。

太阳日的利用

恒星日和太阳日的存在都有其价值,太阳日是我们日常使用的自转周期时间,一天24小时比较方便,而恒星日是地球自转的真正周期。了解了这些我们可以思考,为什么会有闰年了?

闰年的存在才有2月29日

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