预警:冬至后白天越来越长吗 冬至后日出时间变化规律
冬至,太阳直射南回归线。北半球这一天白天最短,黑夜最长。白昼时长的最低点落在了这里。往后,白天一天天长起来。这个趋势没有任何含糊。日出时间的变化却并不跟着立刻掉头。许多地方冬至过后,日出的钟表时刻还会继续推迟一小段。
地球公转轨道面与自转轴的倾角决定了日照长度。冬至时北半球偏向远离太阳的那一侧,昼弧被压缩到极致。过了冬至,太阳直射点北移,北半球每日扫过的昼弧缓缓拉长。增长速率在冬至前后相当平缓,纬度越高,每天多出来的日光绝对值越大。北纬四十度附近,冬至后每天白昼增多一分钟出头。北纬五十度一带能增加两分多钟。积累到一月底,总量就很可观了。不论增幅多小,冬至之后白昼总长度单调递增,直奔夏至。这种递增自身从未中断。
日出时间受两个要素支配:几何日出时刻与均时差。几何日出时刻是假想均匀时间下太阳圆面升起的瞬间。这个时刻随白昼变长,总体趋向提早。地球公转并非匀速。轨道是椭圆。每年一月初,地球经过近日点,公转线速度达到峰值。真太阳日比平太阳日长出大约三十秒。太阳过中天的时刻一天比一天晚。真太阳时与钟表平太阳时的差值,天文上称为均时差。十二月到次年二月中旬,均时差持续把视午向后推。均时差在十二月下旬到一月初的推迟效应达到极致,幅度可超过十四分钟。
几何日出想提早,均时差却把整个日事件往后拖。两股力量在冬至后较量。冬至到一月中旬这段,均时差的后推压过了几何提早的幅度,造成日出钟表时间继续变晚。日出最晚日因此落在冬至之后,具体日期随纬度移动。中纬度地区普遍在一月上旬。北纬三十五度附近,日出最晚日多出现在一月五日到十日之间。纬度越高,日出最晚日可推迟到一月下旬甚至二月。赤道附近几何变动极小,均时差独挑大梁,日出最晚日会延至二月。日出时刻的谷底滞后冬至半个月到一个月,这是稳定规律。
日落那一侧的变化要利索许多。几何日落从冬至后立即开始变晚。均时差同样把日落往后推,两股力道同向叠加。冬至后,日落钟表时间迅速变晚。不到十天,日落能推迟近十分钟。白天增加的那部分,几乎全堆在下午。早晨照旧黑沉,傍晚的天光已经明显拉长。冬至后日长的增加,首先兑现为更晚的日落,日出变早要等到日出最晚节点过去之后。你冬至后下班路上感觉天亮得利索了,就是这个原因。
日常记忆里,许多人记得冬至前后早晨出门天还透亮,元旦过后反而黑得最深。这不是错觉。一月初早晨的暗黑时段比冬至更靠后,上学、通勤撞上的最低光线时段,恰好对应日出最晚的那几天。气象上的低温在此时也往往触底,加上早晨光照最差,体感格外强烈。明晰这个规律,安排冬季晨跑或户外作业,会把心理预期与时刻表校准到一月中旬,而不是盯着冬至那天。光线最拮据的早晨,不在日短之极,而在其后。
日落最早的日子同样不在冬至,而在冬至前约两周,也就是十二月上旬。均时差让中午前移,日落相应提早,彼时昼弧还没缩到尽头,综合下来日落时间在十二月初便已探底。随后昼弧虽然继续萎缩,均时差的推迟分量起势,日落反而轻微回弹,冬至当天并非日落最早之日。这就撕开了三个相互分离的极值点:日落最早出现在大雪节气前后,白昼最短锁定在冬至,日出最晚则坐落在小寒附近。日照事件的极值在日历上天然错位,由几何与均时差共同铸造。
纬度差异把这些效应放大或压缩。北纬四十六度一带,冬至日出地方时约七点十分,最晚日出能到七点二十分以后,滞后十多天。日落最早在十二月中旬不到十六点,冬至时已经回到十六点零几分,到一月底日落逼近十七点。整体白天从冬至的八小时四十分,增至一月底的九小时三十分。看数字,下午延长了半个多小时,早晨却纹丝不动甚至往回缩。北纬三十一度附近,冬至日出六点五十分出头,最晚日出在一月九号左右,滞后幅度小部分。北纬二十三度上下,变化微弱到难以察觉。均时差对所有纬度施加相同量级,几何变率却随纬度增高而放大,高纬度能体验到更强烈的日出滞后与日落提前。低纬度白昼变化本就平淡,日出最晚与日落最早的偏离也收窄,规律照旧运行。
平太阳时是手表上均匀的二十四小时刻度。真太阳时依实地位移而定。两者的差值一年中画出双峰曲线,十一月初与二月十二日前后归零,十二月下旬达到负的极大值,真太阳落后平太阳约十四分钟。地球过近日点后公转速度稍降,真太阳日的延长量逐渐减小,迟滞累积随之放缓。到二月中旬,迟滞整个吐纳完毕。这期间,日出时刻便携带了可观的系统偏移。建筑日照计算、温室补光启停、城市天际线采光评估,都要调用真实的日出日落曲线,不能只掐冬至一个节点。早晨特定时段的阳光准入,绕不开最晚日出日。太阳日序与人文历法之间存在固定的相位差,不可想当然等同。这组错位年复一年,由轨道力学钉死在日历上。
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