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分点

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分至点
日期和时间(世界时)
春分点
3月
夏至点
6月
秋分点
9月
冬至点
12月
日期 时间 日期 时间 日期 时间 日期 时间
2015 20 22:45 21 16:38 23 08:20 22 04:48
2016 20 04:31 20 22:35 22 14:21 21 10:45
2017 20 10:29 21 04:25 22 20:02 21 16:29
2018 20 16:15 21 10:07 23 01:54 21 22:22
2019 20 21:58 21 15:54 23 07:50 22 04:19
2020 20 03:50 20 21:43 22 13:31 21 10:03
2021 20 09:37 21 03:32 22 19:21 21 15:59
2022 20 15:33 21 09:14 23 01:04 21 21:48
2023 20 21:25 21 14:58 23 06:50 22 03:28
2024 20 03:07 20 20:51 22 12:44 21 09:20
2025 20 09:02 21 02:42 22 18:20 21 15:03

分点(英语:equinox,或称二分点)是想像中天球赤道在天球上的位置,是每年太阳穿过天球赤道黄道天球上交点的天文事件[1],这造成地球上各地的白天和夜晚几乎等长。只有在分点的瞬间,地球上的日夜分界线(白天和夜晚分界之处)才会垂直于赤道。其结果是地球的南北两半球得到相同的照明。

换言之,分点是日下点正好落在赤道上的唯一时刻,意味着在赤道上会看见太阳位在头顶正上方。分点每年会出现两次,大约分别在3月21日(春分)和9月23日(秋分)。在春分,日下点由南向北通过赤道,而秋分则是日下点由北向南通过赤道。

分点和至点直接关系到每年的季节。在北半球,多数的文明在传统上以三月的春分点vernal equinox)标示著春季的开始[来源请求],以九月的秋分点autumnal equinox)标示著秋季的开始。在南半球,春分点在九月,而秋分点在三月。

追溯equinox这个字的源头来自拉丁文的aequi nox,意思是日夜等分。实际上只是近似如此,当太阳经过分点时,阳光平均的照射在南北两半球,地球上各地的日照时间都是一样的长(不是日夜等长)。

由于岁差的影响,分点每年沿着赤道向西移动七分之一弧秒[2]

词源

"equinox"这个字古老的意思是白天夜晚持续的时间大约相等[3]equinox这个字源自拉丁文aequinoctiumaequus(相等)和nox(夜间)。但分点所在这一天的白天和夜晚不完全相等有两个原因。首先,白天开始的日出是当太阳盘面的上缘出现在东方之际。在这个瞬间,圆盘的中心依然在地平线下。其次,地球的大气层会折射阳光。其结果是,观测者在太阳升起之前,就已经看见太阳的影像出现在几何学的地平线上。为了避免这种不确定性,equilux这个字有时用于意味着白天和夜晚相同的时期(阶段)[4][注 1]。日出和日落的时间会随着观测者的位置(经度纬度)发生变化,所以白天和夜晚长度最接近的日期取决于位置。

地球上的分点

  • 在三月分点时的地球被太阳照亮的姿态。
    在三月分点时的地球太阳照亮的姿态。
  • 地球在轨道上绕着太阳,造成太阳在天球上沿着与赤道(蓝色)倾斜的黄道(红色)上移动位置。
    地球在轨道上绕着太阳,造成太阳在天球上沿着与赤道(蓝色)倾斜的黄道(红色)上移动位置。
  • 由北看见地球的季节变化图。右边远处是12月的至点。
    由北看见地球的季节变化图。右边远处是12月的至点
  • 由南看见地球的季节变化图。左边远处是6月的至点。
    由南看见地球的季节变化图。左边远处是6月的至点

日期

名称

  • 三月分点九月分点英语September equinox:最早被设定的选择,对任何一个半球都不会造成混淆的名词。但是并非全世界的人都使用以太阳为基础的阳历,像是中国的农历犹太历回历等,分点就不一定会固定的落在三月与九月;在其他的行星(例如火星),虽然也有季节的变化,但同样也不适用。
  • 春分秋分:在西方世界中这个名称是由拉丁文直接衍生出来的,常用于天文学上。在中国,则是24节气中的两个名词。虽然与春分点和秋分点一样在使用上会有含糊不清的疑虑,但几个世纪以来,已经被定位在以北半球的观点上来看这一对名词。因此春分是指太阳由南向北的穿越天球赤道,经过的是天球座标系统中的原点。在这种情况下很难得会提到另一个分点的名称。
  • 白羊宫第一点天秤宫第一点:也是最早被设定的选择之一,与任何一个半球的观点都没有牵扯,依据的是日夜平分点所在的星宫位置。由于岁差的影响,春分点早已经移入双鱼座,并且在21世纪初进入宝瓶座中。目前这对名词在占星学上仍然继续沿用,但意义与星座不同。
  • 双鱼分点室女分点:在20世纪与实际的星座相对应的名称,但未被普遍的采用。
  • 北分点南分点:依太阳经过昼夜平分点时的动向而命名。

昼夜平分点的白天和夜晚长度

太阳通过日夜平分点的这一天,在地球上的任何地点,太阳的中心点大约都是一半的时间在地平线上,另一半的时间在地平线下,因此白天和夜晚的长度也约略相等。英文的equinox这个字源自拉丁文的aequus(相等)和nox(夜);实际上,在昼夜平分点的白天比夜晚略长一些。通常,白天的定义是阳光能没有障碍的直接照射到当地地面的时段。从地球看到的太阳是一个圆盘而不是一个单独的光点,因此当太阳的中心还在地平线下时,太阳的上缘已经可以在地平线上看见。此外,大气层会折射光线,所以即使太阳的上缘仍在地平线下,阳光依然可以照到地面上。在日出/日落表中,都假设太阳的视半径是16弧分,还有大气折射是34弧分。这两者的结合意味着,当地面上的观测者看见太阳的上缘出现在地理学上的地平线时,太阳的中心仍在地平线下50弧分,而地平线是观测者的眼经通过地平面与天球相交之处。这些影响累积的影响使得这一天的白天在赤道仍比夜晚长约14分钟,而在极区的差别就更大了。真正会出现白天和夜晚一样长的地区是要离赤道够远,且有季节变化的地区,并且是在每个昼夜平分点向冬至点的那个时段接近几天之前;在赤道的白天则至少比夜晚长7分钟。

日出和日没的时间确实相隔12小时的那一天称为昼夜平分日(equilux)。因为日出和日没的时间会随者观测者的地点(经度和纬度)而改变,昼夜平分日同样取决于地理位置,而且太接近赤道的地区没有昼夜平分日。昼夜平分点只不过是一个精确的时刻,对地球上所有的观测者也只是一个普通的时间。

日心观点的季节变化

由北方观察地球的四季变化图,右边远处是12月的至点。
由北方观察地球的四季变化图,右边远处是12月的至点。
由南方观察地球的四季变化图,左边远处是6月的至点。
由南方观察地球的四季变化图,左边远处是6月的至点。
当太阳位于昼夜平分点时被照亮的地球(忽略曙光的影响)。
当太阳位于昼夜平分点时被照亮的地球(忽略曙光的影响)。

造成季节变化的原因是地球的自转轴没有垂直于公转的轨道平面,而与平面间有23.44°的夹角。这个角度被称为黄赤交角,并且因为惯性,这个角度始终维持着,但仍有少量的变化。结果是,有半年的时间(从3月20至9月22日前后)北半球会倾向着太阳,并在6月21日前后达到最大倾斜度。而另外半年则是南半球倾向着太阳,并在12月21日前后达到最大倾斜度。在这两者之间,当太阳位在赤道正上方时昼夜等长,而且在这时地球的南极点和北极点也都处在日夜交替的明暗界线上,换言之在整个地球都是日夜等长的。

附表是近几年来分点与至点的时刻,有些标示注记在在表上。

  • 真实的昼夜平分点只是一个标示日夜等分的瞬间时刻,并不是一个整天,但是因为太阳经过赤道的速度是缓慢到足以让昼夜平分点日的白天和夜晚都可以各有12个小时,其间的偏差只有几分钟而已,即使在分点日前后的几天已是如此。不过在实际上,由于大气层的折射作用,以及太阳的视直径达到半度,真正日夜等长的日期并不会出现在昼夜平分点日,而且赤道地区的白昼永远比夜晚长一些。
  • 由6月的至点到9月的昼夜平分点相隔有94天,但由12月的至点到3月的昼夜平分点间隔只有89天。这是因为地球绕太阳公转的速度有所变化,使得各个季节的长度不尽相同。
  • 瞬时昼夜平分点并未固定在天球上,每年大约会延后6小时(5h48m),每4年便会累积至大约1天的时刻。因此格里历被设计为每4年增加一个闰日来调整。这个方法虽好但并不完美,详细的原因请参考格里历的条目。
  • 由于月球和其他行星摄动,会造成季节长短上微小的不规则变化。
  • 目前昼夜平分点与至点最常落在3月20日、6月21日、9月22日和12月21日,在4年一闰的修正下,每4年仍会提早一些,大约70年便会累积达到1日的差异。也就是说在更早的岁月中,昼夜平分点与至点最常落在3月21日、6月22日、9月23日和12月22日。
  • 表中所有的时间都是协调世界时(UTC),也就是格林威治时间(不考量日光节约时间)。居住在远东地区(亚洲和澳洲)的人们,地方时的时间较早,会注意到昼夜平分点与至点的时刻比表中的时刻要晚。例如,东加(时区是UTC+13),在1999年的一个分点时刻是9月24日;生活在西方世界的人们(美国西部),钟表上的时间落后于世界时,常有昼夜平分点落在3月19日的经验。
当地球在环绕太阳运转时,太阳投影在天球上的移动路径称为黄道(红色),对赤道(蓝色)是倾斜的
当地球在环绕太阳运转时,太阳投影在天球上的移动路径称为黄道(红色),对赤道(蓝色)是倾斜的

地心观点的季节变化

前述的说明对身处地球之外的观测者是很有用的,对在地球的我们,说明虽然仍是一样,但取向上有所变化。现在,地球每年环绕太阳一周,在天球上行经的路径称为黄道,其实就是反映了地球在天球上移动的路径。太阳的每日运动(日与夜),不管实际如何,可以视为平行于赤道;分点是赤道和黄道相交的点,至点则是黄道上离赤道最远的点。同样的,在图中,当太阳由地球上看位于春分点时,从太阳看地球则在相距180°之处,也就是轨道上的秋分点。地球在轨道上的近日点位于黄经101°,也就是在一月初的时间。 如以上所提到的,在昼夜平分日的太阳会经过在赤道上的观测者的天顶,但在极点上的观测者则看见太阳贴着地平线运动(参见下图)。在三月的昼夜平分日之后,在北极看见太阳日渐升高,在南极的太阳则隐没在地平线下;到了九月的昼夜平分点,则都反过来进行。这时,对地球上所有的的观测者而言,当正午时太阳在南方天空的高度是地理纬度的余角(90° - φ)。例如,在北纬60°的观测者(φ = 60°)将看见太阳在南方的高度是30°;在南纬20°的观测者(φ = -20°),看见的太阳将在南方110°,但是这个角度超过了天顶的高度(90°),所以要用补角来取代,也就是在北方70°的高度上。

在昼夜平分日,太阳在早上升起时,全球各地(除了南北极点)的观测者都会观察到太阳由正东方升起,也会观察到太阳在正西方落下(在高纬度地区会因为大气层的折射而产生偏差)。在以六月为中心的半年期间,太阳的出没方位会偏向北方,这也意味着北半球的白天会比夜晚长,而南半球的白天比夜晚要短;而以十二月为中心的半年期间,太阳出没的位置偏向南方,日夜长短的关系也随者反转过来。

太阳在赤道(纬度0°)的日弧
太阳在赤道(纬度0°)的日弧
太阳在纬度20°的日弧
太阳在纬度20°的日弧
太阳在纬度50°的日弧
太阳在纬度50°的日弧
太阳在纬度70°的日弧
太阳在纬度70°的日弧
太阳在极点(纬度90°)的日弧
太阳在极点(纬度90°)的日弧

在昼夜平分日的太阳出没时刻也是一样,全球各地(除了南北极点)的太阳都在早晨6:00升起,在晚间18:00西沉。但有一些原因会使出没的时间有所改变:

  • 绝大部分的地区都采用与地方时不同的时区,在某些地区的差异会达到一小时,加上日光节约时间更可能达到两小时,因此日出日没的时间可能在8:00和20:00。
  • 即使有些人很幸运的地方时和时区的时间是相同的,仍然不能看见太阳在6:00东升,18:00西沉。这是因为地球在轨道上的速度变化,我们称之为均时差,在三月和九月的昼夜平分日,这个差异分别是+8分钟和-8分钟。
  • 通常所谓的日出和日没不是以太阳的中心,而是以太阳球面的上缘在地平线上出没做标准。但边缘出现比中心的出现至少会早一分钟的时间,同样的日落时边缘也会比中心晚一分钟西沉。
  • 还有大气折射的影响,当在地平线附近时,太阳的视位置会比实际的位置高一些,这会使日出的时间提早约两分钟,同样也使日没的时间延后约两分钟。这两个原因的影响约达到7分钟,使得昼夜平分日的白天有12小时7分钟,夜晚只有11小时53分钟,而且还包含了暮曙光的时间在内。如果将暮曙光的时段也算成白天,那么白昼可能会长达13个小时。
  • 上述只是针对热带地区(低纬度)的真实现象做描述,在高纬度地区的变化会更大。这两个因素在伦敦的影响就有12分钟,越往极区差异越大,而在距离极点100公里的距离内,在昼夜平分日仍依旧24小时都是白天。
  • 地平高度也会影响到昼夜的长短,在高山上白昼的时间会增长,而在东西方有高山遮蔽的山谷里,则要注意白昼会相对的缩短。这也是为什么东西向的峡谷比南北走向的峡谷更受人喜爱。

每日的太阳弧线

参考一些太阳移动的弧线,对上述的说明会有更透彻的了解: 太阳在天球上的路径是一天中的移动轨迹,图中的太阳是在昼夜平分日每隔一小时的位置。有些像鬼影的蓝色小圆是位于地平线下的太阳,但不会低于地平线下18°,在这个区域内的太阳会产生暮曙光,使天空泛白。这些图对南北半球都适用,观测者则假设被放置在图中央,位于大海中小岛上的树木附近,绿色的箭头指示出主要的方位。

  • 在北半球时,北方在左边,太阳升起之处是东方(最远的箭头),中天的方向是南方(右边的箭头),太阳沉没的方位是西方。。
  • 在南半球时,南方在左边,太阳升起之处是东方(最近的箭头),中天的方向是北方(右边的箭头),太阳一向左方西沉。

图中描述的只是几个特别的例子:

  • 在纬度0°(赤道)的日弧:当太阳经过天顶时,也就是日正当中之际,几乎没有影子。
  • 在纬度20°的日弧:太阳中天时的高度为70°,而太阳出没的路径与地平线呈陡峭达70°的夹角,暮曙光持续的时间约一小时。
  • 在纬度50°的日弧:日弧的高度只有40°高,暮曙光则持续约二小时。
  • 在纬度70°的日弧:日弧的高度仅仅只有20°高,太阳出没的路径与地平线呈20°的夹角,暮曙光则可持续超过四小时,事实上几乎已经没有夜晚的时段。
  • 在极点的日弧:即使没有大气层的折射,太阳也会整天都在地平线上。

坐标系统

太阳在三月份由南向北经过的昼夜平分点称为春分点,在天文学上是非常重要的一个点。他不仅被标示为赤道坐标黄道坐标的起点,也是恒星时的起点;秋分点的座标值是黄经180°和赤经12h。对至少可以追溯到古希腊时代的占星学也同样适用,春分点被称为白羊宫第一个点(起点)。由于没有考量到分点岁差的变动,迄今仍然采用相同的标记,因此季节不会转移,只有星星出现的季节产生了变化,还有所有星星的座标都受到了影响,而这只是天文学家需要考虑的许多因素中的一项,并且是比较容易的一项。

另一方面,在印度占星学中,在17世纪之前的春分点是固定在恒星上的,因此与季节的对应关系逐渐偏离,目前总计偏离了约22天。

各地文化

在下面的表中,相关的庆典与活动都与3月和9月的分点有关,但在南北半球提到“春分”与“秋分”的意义是不相同的。

  • 复活节:在基督教,复活节是在3月分点或之后的第一个满月后的第一个星期日。但她们采用自己的定义,始终以3月21日作为分点日,因此复活节最早的日期是3月22日。
  • 许多不同的历都以三月的昼夜平分日为首日,包括伊朗历巴哈伊历等。[6] 波斯人(伊朗人)的诺露兹节节庆也以此为准。依据古代的波斯神话传说中的Jamshid(波斯神话中的国王),也在这一天登基,每年此时都要举行两个星期的庆典活动,以召唤回伊朗和波斯人古老的神话创作和宇宙观。在阿塞拜疆阿富汗印度土耳其桑给巴尔阿尔巴尼亚,和中亚许多库尔德文化国家,这一天都是假日。[7]并且也是祆教的假日。在巴哈伊信仰则是依附在教义内的神圣日子。
  • 捷克奥斯特拉瓦,春天的昼夜平分点是巫术迷信的安息日,秋天的昼夜平分点则是有名的Mabon巫术迷信安息日。
  • 日本:三月的昼夜平分日称为春分之日,是官方的国定假日,也是家族互相拜访和聚会的日子。同样的,九月的昼夜平分日称为秋分之日日语秋分の日
  • 淡米尔孟加拉:是印度旧的太阳历的新年,已太阳实际进入白羊座的日期,在每年的4月14日举行庆典。起初,这项庆典活动只在印度南方的淡米尔邦举办,稍后才传到在孟加拉国和东印度的西孟加拉等地。
  • 地球日是开始于1970年的昼夜平分日(3月21日),但美国在4月22日来庆祝。
  • 在许多阿拉伯的国家,在三月的昼夜平分日是著名的母亲节
  • 使用于1793至1805年的法国共和历,以九月的昼夜平分日为新年法国第一共和于1792年9月21日宣布废除君主制,并且宣布第二天的昼夜平分日(9月22日)是法国共和国历元的开始,每年的开始必须经由天文测算来确认。(也就是要依据真太阳而非一般历法中的平太阳。)
  • 英国有名的收获日庆典,是在最接近九月昼夜平日的满月的星期日。

在中国天文学中的太阳周期

春分在时间周期上是指太阳位于黄经0°和15°度之间的位置,大约是3月20日至4月5日之间。但在实务上通常特指太阳真正位于黄经0°的那天。

惊蛰春分清明

秋分是另一段太阳周期,是太阳位于黄经180°至195°之间的时段,通常是在每年的9月23日至10月8日。但同样的,在实务上也是特指太阳真正位于黄经180°的那天。

白露秋分寒露

构词法、事实和传闻

  • 在拉丁文的词汇中,nox的复数是noctes,虽然这个形式保留在英文的所有格equinoctial中,但是日夜平分点的。复数equinoxes却比equinoctes更常被用到。
  • 昼夜平分周期的一种效应是暂时性的破坏通讯卫星的功能。对多数的同步卫星而言总会有一个死角:当太阳相对于卫星是在地球的后方时,太阳便会被地球遮蔽住,但是太阳强大的能量和宽广的辐射光谱会超越地面电台的接收讯号而产生噪音(噪声),会根据天线的大小和其他的因素,暂时性的扰乱或压抑电路的传输。这些作用的时间可以从几分钟到一个小时。
  • 在昼夜平分点前后的一段期间,同步卫星会因为进入地球的阴影之中,使得提供电力的太阳电池因不能被阳光照射而不能供电,因此每到子夜前后会暂时停止运作一段时间。

相关条目

注解

  1. ^ 这意味着"equilux"在现在有着不同的意思(c. 2006),在专业上,从20世纪开始(c. 1910)使用的术语"equilux"和"isophot"的意思都是均等的照明,以曲线显示如何使用照明设备将表面照亮。参考实例如John William Tudor Walsh,I. Pitman,1947[5]

参考文献

  1. ^ Equinoxes. USNO Astronomical Information Center FAQ. [4 September 2015]. (原始内容存档于2015-09-25). 
  2. ^ PHILIP’S ASTRONOMY ENCYCLOPEDIA . LEIF J.ROBINSON . LONDON . 2002 . ISBN 0-540-07863-8
  3. ^ "equinox"页面存档备份,存于互联网档案馆) at Oxford Dictionaries
  4. ^ Owens, Steve. Equinox, Equilux, and Twilight Times. Dark Sky Diary (blog). 20 March 2010 [31 December 2010]. (原始内容存档于2010-03-30). 
  5. ^ Textbook of Illuminating Engineering (Intermediate Grade). [2015-12-09]. (原始内容存档于2020-06-12). 
  6. ^ Bahia calendar. [2006-08-30]. (原始内容存档于2006-07-10). 
  7. ^ Norooz

外部链接

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分点
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