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太陽的“8”字舞步

2020-11-19 15:47  來源: 新華網

很多人認為,太陽每天的運動軌跡都是一樣的,其實不然。倘若每天在固定的時間點記錄下太陽的位置,通過一年的觀察記錄後會發現,太陽的位置並非是固定不變的,而是存在著微小的變化,只是很難被我們發現。

更令人驚奇的是,太陽一年時間內的移動軌跡是呈“8”字型的。當太陽在天空中南北兩端偏離最遠的時候,即是它出現在這個“8”字曲線上下兩個頂點的時刻,分別對應每年的夏至日和冬至日。太陽的這種移動軌跡被稱為“日行跡”,即以地球作為觀測點,一年中太陽在天空中的移動軌跡。只要在固定時間、方位、角度拍攝記錄太陽一年,就能得出太陽的“8”字型路徑。不同的記錄時間點所得到的軌跡圖也不一樣,早、晚拍攝記錄得出的“8”字是平躺的,中午拍攝記錄得到的“8”字是直立的。

其實,這種“8”字軌跡並不是由太陽決定的,而是由地球決定的,是因為地球在繞太陽公轉的同時,其本身也在自轉,而其自轉軸存在著一定的傾斜。

地球的公轉軌道並非是完美的圓形。一年中,地球和太陽的距離時近時遠,地球的公轉速度也隨之時快時慢,最快的時間點在每年的1月4日左右,最慢的時間點在7月4日左右。太陽也並非在每天的正午時分都正好處于正南方向,有時會提前,有時會落後,最大時間差為17分鐘。這一點也決定了“8”字的寬窄。地球除了公轉之外還有自轉,其自轉相對于公轉軌跡來説存在著23.5°的傾斜角度,所以正午時分太陽的位置也會在南北方向上移動,這一點也決定了“8”字的長短。

白天能觀察到太陽的“8”字軌跡,那麼晚上是否也能觀察到月亮的“8”字軌跡呢?與地球的公轉軌道相同,月球的公轉軌道也不是正圓形的,而是橢圓形。平均下來,月亮出現在天空中同一位置時對應的時間點相差大約51分鐘。也就是説,每天比前一天延遲51分鐘左右記錄月亮的位置,即可得到一個類似的“8”字軌跡圖。

本文由中國人民大學附屬中學第二分校一級教師王和意進行科學性把關。

本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創,轉載時務請注明出處。

作者: 田維   [責任編輯: 郭童]

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