分点
fēn diǎn
分点是每年出现两次的一种日子,大约在3月20日和9月22日,此时太阳直射赤道,昼夜长度几乎相等。
Definition
分点是每年出现两次的日子,大约在3月20日和9月22日,此时两个半球都没有朝太阳倾斜,地球上任何地方的昼夜长度都接近 $12$ 小时。此时太阳正好直射赤道,阳光与地轴成直角照射,晨昏线正好穿过南北两极;三月分点标志着北半球春天、南半球秋天的开始,九月分点则正好相反。准确地说,分点是太阳经过天球赤道的那一时刻,此时太阳的黄经为 $0^\circ$ 或 $180^\circ$,赤纬恰好为零;三月分点还是赤经原点以及回归年起点的锚定位置。由于岁差的作用,这一点每年向西移动约 $50$ 角秒,完整绕行一周需要约 $25{,}800$ 年,这也是自从这套坐标系统命名以来,春分点已经从白羊座漂移到了双鱼座的原因。
Example
分点那天,地球上任何地方的太阳都是正东升起、正西落下;在夏洛特,太阳时正午的太阳高度角为 $90^\circ - 35^\circ = 55^\circ$,恰好是它六月高度 $78.5^\circ$ 和十二月高度 $31.5^\circ$ 的正中间值。白昼时长公式 $\cos H = -\tan\phi \tan\delta$ 在分点时 $\delta = 0$,因此 $H = 90^\circ$,几何意义上的白昼时长在任何纬度都正好是 $12$ 小时。大气折射还会在此基础上多增加几分钟,赤道地区约多 $5$ 分钟,纬度越高增加得越多,所以夏洛特实际的白昼时长更接近 $12$ 小时 $8$ 分钟。
Key Insight
分点一词的原意是昼夜相等,它标示着一年中白昼最长和最短两天之间的正中点。不过在分点当天,昼夜其实并不是完全相等的:由于大气会弯曲阳光,加上日出的计时是从太阳的上边缘开始,而不是从太阳中心开始,白昼实际上会比黑夜多出几分钟,真正的昼夜相等,其实出现在三月分点之前几天和九月分点之后几天。对天文学家来说,分点最重要的意义并不在于昼夜相等,而在于它作为参考点的作用:回归年、黄道十二宫,以及整个赤经坐标系统,全都以太阳穿过天球赤道的这一时刻为基准。