冬至之后白天会变长吗 冬至后白天变长还是变短
冬至当天,太阳直射点到达南回归线。南纬23度26分那条线。北半球所有地方,这一天白天时长达到一年里最短。不是错觉。是客观天文现象。
拿北京举例。冬至日日出大约7点35分,日落16点50分左右。白天总时长9小时15分钟上下。夏至日白天能到15小时。差出来将近6个小时。纬度越高,这个差值越大。哈尔滨冬至白天不到9小时。漠河更短。
直射点到了南回归线,不会停住。立刻开始往北移动。移动速度初期慢,之后加快。这是地球公转轨道椭圆造成的。开普勒定律,近日点附近公转速度快,远日点附近慢。冬至附近,地球在近日点。
所以。第二天,12月22日或者23日,视年份定。太阳直射点已经离开南回归线,往北走了。北半球所有地点,白天总时长比冬至当天长。长的幅度极小。冬至之后白天总时长开始增加,这是确定事实。没有例外。
民间有说法,“冬至一阳生”。指的阳气回升,也暗合白天变长这个自然现象。古人用圭表测日影,冬至日正午影子最长。第二天影子就短一丝。积累数据几百年,发现这个规律。很准。
但有个情况容易让人迷惑。日出时间不是冬至后立刻变早。日落时间也不是立刻变晚。两者变化不同步。
白天变长,是总时长增加。日出提早和日落推迟,这两个动作不平均分配在早晨和傍晚。冬至后最初一段时间,日出时间甚至继续推迟。对,日出更晚。听起来反直觉。
原因在于均时差。真太阳时和平太阳时的差值。地球公转速度快,自转速度恒定,两个计时系统对不上。冬至前后,真太阳日比平太阳日长大约30秒。累积效果让太阳中天时间逐日推迟。太阳上中天晚了,日出日落时间整体后移。
结果就是。冬至后一周左右,很多地方日出时间还能再晚一两分钟。同时日落时间也在推迟,但推迟幅度大过日出。一进一出,总时长还是增加。只是早晨那端没感觉出来。
举个例子。北京地区,冬至日日出7:35。过五天,12月27日,日出可能7:37。晚了两分钟。但日落从16:50推到16:54。晚了四分钟。总时长净增两分钟。
到一月初,日出时间才开始真正往前提。这个滞后效应,纬度越低越不明显。赤道附近白天长度全年几乎不变,日出日落时间变化极小。
北半球中高纬度地区,冬至后白天总时长确定增加,但日出时间会继续推迟几天到两周。这个延迟与均时差有关,与太阳直射点北移不矛盾。两个独立机制在同时作用。
日落在冬至后就立刻推迟。每天推迟幅度起初最大。冬至后头十天,每天日落能晚30秒到一分钟。积累起来明显。一月中旬,下午五点钟天还亮着。十二月中旬四点半就黑了。
这种不对称让很多人冬天早晨感觉更暗。一月初早晨七点出门,天比冬至那天还黑。心理上觉得白天没变长。其实是错觉。下午那端已经亮多了。
太阳直射点继续北移。速度加快。春分时候到达赤道,全球昼夜等长。之后北半球白天超过黑夜。夏至到达北回归线,白天最长。
整个变化是平滑连续曲线。没有跳跃。冬至是曲线的极小值点。数学上一阶导数为零。过了这个点,函数值开始上升。上升速度从零开始逐渐增加。
冬至后白天变长的速度,初期最慢,之后加快,到春分附近最快,再减速,夏至停止。每年循环。这是地球倾角23.5度绕太阳公转的直接结果。
黄赤交角的存在。没有这个交角,就没有四季变化,没有白天长短变化。地球自转轴倾斜,北极始终指向北极星附近。公转过程中,北半球有时倾向太阳,有时背离。
夏至倾向太阳,白天长。冬至背离太阳,白天短。春秋分侧对太阳,昼夜等长。
白天变长这个事,对农业社会意义重大。意味着日照时间恢复,气温会跟着回升。虽然最冷的时候在一月,但日照已经在积累热量。土壤深处开始储存能量。
冬至后第三个九天,就是“三九”,通常最冷。气温滞后日照变化大约一个月。水体和陆地热容量大。就像炉子关了火,锅里的水还要沸腾一阵。太阳已经开始加热,但环境温度还在降。
日照时长变化是驱动气温变化的原始动力,但气温响应有延迟。冬至日照最少,气温不是最低。大寒小寒时候气温最低,那时白天已经明显变长了。
再回到均时差。这个差值全年呈双峰曲线。二月和十一月有极大值,太阳中天时间比平均时间晚十几分钟。五月和七月有极小值。冬至在一月附近,均时差在零附近变化,但变化率最大。所以日出日落时间偏移最明显。
六月份均时差变化率小,夏至前后日出日落时间同步提前或推后。感觉上对称。冬天不对称。
还有一个因素。大气折射。太阳在地平线附近,光线穿过大气层厚度最大,折射角大约半度。太阳实际还在地平线下半度时,我们已经看到它升起来了。这让白天实际时长比纯几何计算长几分钟。高纬度地区更明显。极地地区,太阳可以在地平线下还产生晨昏蒙影。
晨昏蒙影时间也在冬至后变化。民用晨昏蒙影,太阳在地平线下0到6度期间,天色还亮。冬至后,晨昏蒙影总时长增加。早晨天亮得早,晚上黑得晚。这个变化比日出日落变化更缓和。
冬至之后白天会变长。答案是明确的会。没有任何歧义。天文计算可以精确到秒。每一天的白昼时长比前一天多几十秒到几分钟不等。纬度越高增量越大。北极圈内冬至后白天从零开始增加,速度很快。赤道增量几乎为零。
自然界很多生物对这个变化敏感。植物光周期现象。长日照植物和短日照植物的区分。冬至后日照时间穿过临界点,有些植物开始准备开花。虽然外面还冷。
鸟类迁徙也部分参考日照长度变化。不是温度。温度年际波动大,日照长度稳定。冬至一过,日照变长信号启动某些生理机制。
冬至这个节气本身,二十四节气之一。起源于黄河流域。观测日影最长的日子定为冬至。周朝以冬至为岁首。汉代以后改为立春。但冬至地位一直高。民间“冬至大如年”。
气象学上,冬至不是冬季的开始。冬季在气象划分上从十二月到二月。冬至正好在中间。天文冬季从冬至到春分。白天开始恢复,但寒冷还要持续。
从能量角度。冬至后北半球接收太阳辐射能量开始增加。每天每平方米增加零点几瓦。累计到春分,总辐射量翻倍。地球系统热惯性让气温滞后。海洋尤其慢。大陆性气候响应快一些。海洋
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