春風(fēng)觀日

郭紅鋒

人們常說一年之計(jì)在于春，春季最重要的日子就是春分。春分是中國(guó)著名的二十四節(jié)氣之一，也是天文上一年的開始。很多國(guó)家，例如伊朗、土耳其、阿富汗、烏茲別克斯坦等，歷史上都把春分這一天定為新年。2018年春分是3月21日00：15：24。同學(xué)們可能要問：為什么春分節(jié)氣除了日期外還有時(shí)刻呢？這就要了解二十四節(jié)氣的準(zhǔn)確意義了。

天文學(xué)家把地球公轉(zhuǎn)軌道面在天球上的投影稱為黃道。二十四節(jié)氣是根據(jù)地球在黃道上的位置決定的，即把黃道一周360度角劃分為24等分，每一等分為15度角。每一個(gè)15度角的區(qū)間是一個(gè)節(jié)氣的期間，每一個(gè)15度角的節(jié)點(diǎn)是節(jié)氣的起始點(diǎn)和相鄰節(jié)氣的終結(jié)點(diǎn)（見圖1）。

二十四節(jié)氣有節(jié)氣區(qū)間和節(jié)氣節(jié)點(diǎn)的區(qū)別，例如：

春分節(jié)氣：黃道上0～15度的區(qū)間；

春分點(diǎn)：春分節(jié)氣的起始點(diǎn)，即地球在黃道上位于黃經(jīng)0度的那一點(diǎn)。

時(shí)間與空間表示法

天文上多用時(shí)間量來表示空間量，例如地球自轉(zhuǎn)一周的空間角度是360度，時(shí)間是24小時(shí)，所以地球在空間上運(yùn)行15度可以用時(shí)間1小時(shí)來計(jì)量；同樣，地球在空間上運(yùn)行1度可以用時(shí)間4分鐘來計(jì)量等等。我們說二十四節(jié)氣的時(shí)間表示法用日期加時(shí)刻也是類似的。由于地球公轉(zhuǎn)一周的空間角度是360度，時(shí)間是一個(gè)回歸年365.2425天，因此，用時(shí)間數(shù)值來表示地球公轉(zhuǎn)角度數(shù)值就不是整數(shù)啦！也就是說，每個(gè)節(jié)氣的15度空間角度，用時(shí)間表示就是15天多一點(diǎn)，這多出來的就是時(shí)刻。例如每年春分節(jié)氣（黃經(jīng)0～15度的區(qū)間），大約在3月20日至4月5日之間，春分日

（點(diǎn)）大約在每年3月20日至21日之間（相差i-，～2天是閏年的緣故）……以此類推?？傊?jié)氣（點(diǎn)）的準(zhǔn)確度量是地球公轉(zhuǎn)軌道上的角度值，但日常生活中多用時(shí)間值來表示。現(xiàn)在你明白2018年春分是3月21日00：15：24的意義了吧？

春（秋）分點(diǎn)

春（秋）分點(diǎn)是地球運(yùn)動(dòng)到公轉(zhuǎn)軌道上兩個(gè)特別的位置（點(diǎn)），即黃道與赤道相交的點(diǎn)（見圖2），二者相差180度。其中升交點(diǎn)（視太陽(yáng)在天球上從南向北移動(dòng)的那個(gè)交點(diǎn)）是春分點(diǎn)，降交點(diǎn)（視太陽(yáng)在天球上從北向南移動(dòng)的那個(gè)交點(diǎn)）是秋分點(diǎn)。當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到春（秋）分點(diǎn)的時(shí)候，太陽(yáng)直射地球赤道。

春分點(diǎn)是天文上非常重要的點(diǎn)。它不僅是中國(guó)二十四節(jié)氣的起始點(diǎn)，西方黃道十二宮的起始點(diǎn)，也是天球赤道坐標(biāo)系赤經(jīng)的起始點(diǎn)，天球黃道坐標(biāo)系黃經(jīng)的起始點(diǎn)。

春（秋）分點(diǎn)固然重要，但通常我們都把地球公轉(zhuǎn)到達(dá)春（秋）分點(diǎn)那個(gè)時(shí)刻所屬的日子叫做春（秋）分日。

春分觀日方法

1.觀察日出日落：春分日這一天，全球各地看到的太陽(yáng)都從正東升起，在正西落下。觀察和記錄春分日的日出日落，可以幫助我們確定準(zhǔn)確的東西方位。

2.觀察正午太陽(yáng)高度：太陽(yáng)高度角是決定地球表面獲得太陽(yáng)熱能數(shù)量的最重要因素。春分日地球上某地正午太陽(yáng)高度與所在緯度的關(guān)系，可結(jié)合圖3進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。其中H是緯度地區(qū)的正午太陽(yáng)高度角，由內(nèi)錯(cuò)角相等原理可知H=H，所以在緯度Φ地區(qū)，春分日正午太陽(yáng)高度角H=90度-Φ。以北京地區(qū)為例，Φ=40度，所以春分日正午太陽(yáng)高度為50度。

知道了某地春分日的正午太陽(yáng)高度，那么當(dāng)?shù)卣缱畹偷奶?yáng)高度（冬至日）就是春分日正午太陽(yáng)高度減23.5度，當(dāng)?shù)卣缱罡叩奶?yáng)高度（夏至日）就是春分日正午太陽(yáng)高度加23.5度。這些數(shù)據(jù)對(duì)我們了解自己所在地區(qū)的太陽(yáng)照射情況和季節(jié)氣候情況都很有用處。

3.測(cè)量正午太陽(yáng)高度：在春分日測(cè)量太陽(yáng)高度，測(cè)量值可以跟當(dāng)?shù)鼐暥葦?shù)值互為驗(yàn)證。

正午太陽(yáng)高度測(cè)量，可以利用任何欄桿、窗欞、立柱、旗桿、單雙杠等，在正午前后半小時(shí)左右（太陽(yáng)在正南方最高點(diǎn)附近），用一般立竿見影的方法測(cè)量，方法如下：

（1）垂直固定立桿；

（2）測(cè)量桿高（從垂心到桿頂?shù)拇怪本嚯x）；

（3）測(cè)量時(shí)間：11：30～12：30；

（4）測(cè)量間隔：每隔1～2分鐘畫影子端點(diǎn)（同時(shí)記錄時(shí)間值）；

（5）在地面畫出從垂點(diǎn)到影子端點(diǎn)的連線，測(cè)量影長(zhǎng)；

（6）確定最短的影長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的角度，就是測(cè)量地正午太陽(yáng)高度角。

同學(xué)們可以把測(cè)量的結(jié)果（包括數(shù)據(jù)、照片等）和觀察者信息（姓名、學(xué)校、聯(lián)系方式、當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度、測(cè)量日期等），打包用附件形式發(fā)送到郵箱chinahou@bao.ac.cn或jswzkxsn20ll@126.com。我們會(huì)核對(duì)你的數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)你的測(cè)量結(jié)果哦！