太阳时与赤纬角的概念

平太阳时：MT（meansolartime），简称“平时”，也就是我们日常生活中所使用的时间。太阳连续两次经过上中天的时间间隔，称为真太阳日。我们知道，地球沿着椭圆形轨道运动的，太阳位于该椭圆的一个焦点上，因此，在一年中，日地距离不断改变。根据开普勒第二定律，行星在轨道上运动的方式是它和太阳所联结的直线在相同时间内所划过的面积相等，可见，地球在轨道上做的是不等速运动，这样一来，一年之内真太阳日的长度便不断改变，不易选做计时单位，于是引进平太阳的概念。天文学上假定由一个太阳（平太阳）在天赤道上（而不是在黄赤道上）作等速运行，其速度等于运行在黄赤道上真太阳的平均速度，这个假想的太阳连续两次上中天的时间间隔，叫做一个平太阳日，这也相当于把一年中真太阳日的平均称为平太阳日[1]，并且把1/24平太阳日取为1平太阳时。通常所谓的“日”和“时”，就是平太阳日和平太阳时的简称。地球自转周期为基准的一种时间计量系统简称平时。由于真太阳的运行速度和时角变化率不均匀，不适于作为计量均匀时间的基准，在天文学中引入平太阳。它在天赤道上作匀速运动，其速度与真太阳的平均速度相一致。一个地方的平太阳时以平太阳对于该地子午圈的时角来度量。平太阳在该地下中天的瞬间作为平太阳时零时。平太阳时与平恒星时之间有相互换算关系。真太阳时与平太阳时的时刻之差即为时差。一年四季的真太阳日长短不等由于太阳在黄道上作变速运动，而黄道又向赤道倾斜，所以一年四季的真太阳日长短不等，在日常生活中使用不便。天文学上假设一个假想点，它每年和真太阳同时从春分点出发，也同时回到春分点来；不过它是从西向东在天球赤道上以均匀速度运行。这样的一个假想点叫平太阳。平太阳连续两次经过上中天的时间间隔，叫做平太阳日。1平太阳日有分为24平太阳时……等等。这个施加系统称为平太阳时，简称平时。平时是以平太阳下中天起算的，平太阳时定义为：平太阳的时角加12小时。赤纬角又称太阳赤纬，是地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间的夹角。赤纬角是由于地球绕太阳运行造成的现象，它随时间而变，因为地轴方向不变，所以赤纬角随地球在运行轨道上的不同点具有不同的数值。赤纬角以年为周期，在+23°27′与-23°27′的范围内移动，成为季节的标志。每年6月21日或22日赤纬达到最大值+23°27′称为夏至，该日中午太阳位于地球北回归线正上空，是北半球日照时间最长、南半球日照时间最短的一天。在南极圈中整天见不到太阳，而在北极圈内整体太阳不落，这样北半球就出现相对较热的天气，而南半球出现较冷的气候。随后赤纬角逐渐减少至9月21日或22日等于零时全球的昼夜时间均相等为秋分。至12月21日或22日赤纬减至最小值-23°27′为冬至，此时阳光斜射北半球，昼短夜长而南半球则相反。当赤纬角又回到零度时为春分即3月21日或22日，如此周而复始形成四季。因赤纬值日变化很小，一年内任何一天的赤纬角δ可用下式计算：sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)]或δ=23.45sin[360×（284+n）/365]。式中N为日数，自1月1日开始计算。根据定义的意思，这个角度大部分是空间角，异面直线的夹角。