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“12月22日5时48分”,冬至时间因何如此精确?

作者:刘钊 来源:中国气象报 时间:2022-12-22

北京时间2022年12月22日5时48分,北半球将迎来冬至。人们都知道,这一天北半球白昼最短、夜晚最长,但何以冬至来临的时间能够精确到具体的某一分钟呢?这还要从冬至乃至二十四节气的由来说起。相传,冬至是二十四节气中最早被制定出来的一个。早在周朝,古人用土圭观测太阳投射影子的长短,便发现了日影的长短变化存在明显的规律,而冬至,便是日影最长、日照时间最短的一日,同时也是迎接“阳气”、日头渐长的开始。在古人的观念中,具备“阳气萌芽”特性的冬至,被赋予了各式各样的象征意义,并逐渐演变为一个重要的传统节日。但如果关注其时间方面的本质特征,我们会发现,冬至的定义来源于太阳投影的长度。也就是说,冬至乃至其他节气,都是基于地球和太阳的相对位置而确定的。更准确地讲,节气的具体时间,由太阳在黄道上的位置来确定。太阳从春分点(太阳直射赤道的点)出发,每前进15度为一个节气;运行一周又回到春分点,为一回归年,合360度,因此分为24个节气。

黄道是由于地球绕太阳公转而产生的。从地球上看,它是太阳一年“走”过的路线。每一个节气,都对应着太阳在黄道上走到特定角度的时间。因此,二十四节气准确来说是特定的时刻,而非特定的24天。节气的日期在阳历中浮动不大,但具体的时间却是不断变化的。以冬至为例,冬至日对应着太阳沿黄道运行270度的时间点。在这一瞬间,太阳直射点刚好位于南回归线。在我国,中国科学院紫金山天文台每年年初都会公布二十四节气的具体时刻,时间精确到分。在理论上,节气时间可以无限“精算”,但算出精确时间却并不容易,因为太阳运行的黄道不是一个标准的圆,所以很难准确把这块并不均匀的“蛋糕”均分成24块。另一方面,地球的自转轴也不是恒定不变的,在月球等天体的引力作用下,它一直在摇摆,这使得太阳直射赤道的时刻每年有细微变化。于是,节气的时间每年也都有所不同。尽管这种变化可以说微乎其微,对人类的日常生活也少有影响,但假如要把每个节气到来那一刻的预测精度,从“分”提高到“秒”,还需要耗费大量精力。(摘自《中国气象报》2022年12月22日第4版)