夏至已至 今天白天格外长
发布时间:2019-06-21
出品:科普中国
制作:李冰(北京天文馆)
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  太阳是最引人注目的天体,它的升起与降落给地球带来白天和黑夜,为人类确立最基本的时间单位:天。如果统计一下日常生活中用得最多的字,那么结果很可能是“天”。 

  天空看上去像半个透明的球,可以想象,另外半个球在地平面以下。天文学上把以地球作为中心,半径很大很大的透明球叫作天球,日月星辰都位于天球上。建立天球概念后,可以方便地观察天体的运动、记录天体的位置。 

  身体站直,头顶正上方对应的天球上的那一点是天顶,脚底正下方对应的那一点叫做天底。天球上,与天顶、天底相距90°的大圆,叫作地平圈。地平圈上有东、南、西、北方位点。天球上,通过北点、天顶和南点的大圆,叫做子午圈(图1)。子午圈把天球分为东西两个半球。 

1、天球上子午圈示意图(图片来源:作者绘制) 

  天体到达子午圈时,叫作中天,距离南点较近时,称为上中天;距离北点较近时,称为下中天。 

    

  和太阳有关的成语你知道多少? 

  每天,人们追踪太阳在天球上的位置,确定一天的时间:露出地面为早晨;上中天为正午;落山为晚上;下中天为子夜。与此相应还有许多成语,每个都意味深长。 

  旭日东升。旭日:初升的太阳。形容朝气蓬勃的气象。也比喻艰苦的岁月已过去,美好的日子刚刚来到。 

  如日中天。中午太阳上中天,比喻事物正在最兴盛的时候。 

  日中则昃。太阳上中天后就开始偏西,来到天球的西半球,从之前的上升,转变为下降。比喻事物发展到一定程度,就会向相反的方向转化。 

  日落西山。太阳从西山落下,比喻人到老年将死或事物接近衰亡。 

  一年中在不同日子里,太阳在天球上的运行轨迹也不完全一样,夏至这天更是与众不同,呈现出不同景象。 

  2019621日是北半球夏至。 

  古人对夏至的描述是:“日北至,日长之至,日影短至,故曰夏至。至,极也。”直接翻译过来的意思是:一年中,夏至这天,太阳最北,白天最长,影子最短,所以称为夏至。至是极、最的意思。 

    

  正午太阳高度最高 影子最短 

  621日夏至正午,北半球中纬度地区太阳高度最高,树木、建筑物等的影子最短。 

2、北半球中纬度地区夏至正午太阳高度最高示意图。(图片来源:作者绘制) 

    

  621日夏至这天太阳直射地球表面的位置到达最北端—北回归线,北纬23°26',在那里,正午太阳与天顶重合(图2),树木、建筑物等的影子消失不见。我国大部分地区在北回归线以北,比如北京是北纬40°,太阳从来不会出现在头顶正上方。 

3、北回归线夏至正午太阳与天顶重合示意图。(图片来源:作者绘制) 

    

  夏至这天日出日落方位最偏北 

  621日夏至这天太阳升起降落方位最偏北(图4)。夏至过后,太阳升起降落的方位逐渐靠近东方,在秋分的时候,刚好位于正东方。 

4、北半球中纬度地区,夏至太阳升起降落方位最偏北示意图。(图片来源:作者绘制) 

    

  夏至这一天为什么白天最长? 

  因为621日夏至这天太阳升起降落方位最偏北,正午太阳升得最高,所以太阳在地面上运行时间最长(图5),导致白天最长,夜晚最短。 

5、北半球中纬度地区,夏至太阳在地平面上运行时间最长示意图。(图片来源:作者绘制) 

    

  北半球夏至这天,位置越靠北,白天的时间越长,夜晚的时间越短。到了北极圈,太阳全天不落,全天都是白天,没有黑夜,出现极昼南极圈刚好相反,全天太阳都不升起,全天都是黑夜,没有白天,出现极夜 

  漠河是我国最北的城市,但在北极圈南边,所以,漠河是我国夏至这天白天时间最长的城市。2019621日,漠河日出时间预计03:23:22,日落时间预计20:18:51,白天预计长达16小时5529秒。 

  地球上有夏至日的根本原因是地球斜着身子绕太阳公转。如果地球直立着绕太阳转,也就是地球公转轨道平面与地球赤道面重合,那么地球上就没有四季变换,一年中每一天的白天黑夜时间也不变。 

    

  参考文献: 

  [1] https://richurimo.51240.com/mohexian__richurimo/ 

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