上图就是地球绕太阳公转并且自转时的样子,地球上的字母N表示我们是从北极往下俯视的视角。
我们从上图地球第一天的位置看起,地球上小白点对齐紫色的线条,红点指向太阳中心位置。
那么第二天,由于地球又绕着太阳行进了略小于1°的距离,为了使得地球上的红点能够与太阳中心对齐,因此地球就必须额外自转一个角度,转这个角度正好用时3分56秒。加起来正好24小时。
到了第三天也一样,为了使得红点与太阳中心继续对齐还必须额外转一个角度,也是24小时。
现在再来看地球上的白点,其实它从起始位置开始转,再次回到起始位置的话,用时为23小时56分4.09秒,这就是地球自转一圈的情况。
因此地球自转一圈并不是我们的一天24小时,我们每天给地球的自转加了3分56秒。
那么我们为什么非要规定一天是24小时呢?非要加3分56秒呢?
这就要说,地球上的那个红点与太阳中心线对齐的重要性了。例如今天正午12点,我们抬头一看,太阳正好处在了我们天穹的最顶端,也就是地球上的红点与太阳中心点对齐了。
为了使得明天的正午12点太阳继续能够处在天穹的最顶端,那么地球上的那个红点就必须再次与太阳中心点对齐;
不然的话,明天正午的12点,太阳会在天空中偏东边的位置,并没有达到天穹的顶端,再等个3分56秒,它才会达到昨天的位置,但时间已经变成了12点03分56秒。
如果一直存在这个误差的话,有可能时间已经是半夜两点了,太阳依旧高高挂在天上。
那我们要时间有何用。因此我们一天的24小时,其实是地球自转一圈的时间加上公转轨道上额外1°的自转时间。
作为一个爱好科学的,这一点还是要清楚的。
那么一年不是绕太阳一圈。这又是怎么回事呢?
我们对一年有两种定义,一种是恒星年,一种是回归年。恒星年很简单就是我们所认为的地球绕着太阳转了整整一圈,也就是360°,用时大约为365.25636天。
但是我们在地球上并不会使用恒星年来确定历法,因为恒星年对地球上的农业生产没有一点帮助。
因为我们知道农业生产需要知道准确的24节气,例如常说的春分、秋分、夏至和冬至,也就是上图中地球所处的四个位置。
这两个分点和至点如果按照恒星年来确定的话,那么每一年的时间都不一样,非常混乱。因此我们在地球上采用的是回归年,这才是我们的历法年。
回归年就是今年的春分到明年春分所经历的时间,这个时间大约为365.242193天。比恒星年要短,而地球绕太阳其实只转了359.986°。
那么为什么回归年会比恒星年短呢?这是因为地球的春分点在公转轨道上会发生飘逸。也就是位置不规定。
究其原因是因为地球自转轴的进动造成的。
我们知道地球的自转轴相对于黄道面有23.5度的夹角,文章开头也说了,正是这个夹角造成地球四季的变化,虽然这个夹角的变化幅度不大,但是地球自转轴它会转动。
周期为26000年,也就是这么长时间转一圈,地轴的转动就会造成每一年春分点在公转轨道上的位置发生改变,也就是所说的漂移。