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日晷說了十二點,鐘錶為什麼還沒到?

太陽並不是一顆勻速的鐘。先把兩套太陽時間放在同一個瞬間比較。

時間與曆法

日晷跟著真正的太陽走,平均太陽時則跟著一個勻速的「平均太陽」。地球軌道不是正圓,太陽仍沿著傾斜的黃道運動,兩種讀數因此會在一年裡時快時慢。

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先猜一下

日晷與平均太陽時相差十幾分鐘,就一定是日晷壞了嗎?

查看答案與解釋

不一定,這是均時差可能造成的 — 太陽視運動不勻速,日晷和勻速的平均太陽時本來就可能不同。

再把體驗和科學連結起來

先讓兩隻鐘標記同一瞬間

為了看清差別,示意把平太陽時設為12:00;日晷讀數再加上當天的均時差。

視太陽時 = 平太陽時 + E

太陽運動並非完全勻速

軌道偏心讓地球公轉速度變化;黃道相對赤道傾斜,改變太陽赤經的變化速度。

真實太陽與平均太陽的時角不同

正負號決定誰在前面

本書 E>0 表示日晷讀數領先,真正太陽比平均太陽更早過子午線。負號時反過來。

E = L₀ − 0.0057183° − α + Δψ cos ε

小心單位與另一種符號約定

公式先給角度,搭4才是時間分鐘。有些書採用相反符號,不能只看數字正負。

1° = 4 分鐘時間

把計算鏈展開

E度 = L₀ − 0.0057183° − α + (Δψ角秒/3600) cos ε E分分鐘 = 4 × E度 視太陽時 = 平太陽時 + E分分鐘

L₀與α用度;若α是小時先乘15。角差依課程約定取接近零的分支,不能把接近360°誤讀成約24小時。

試一試

先看2月附近,再看11月附近。兩個讀數屬於同一瞬間;不是兩次觀察,也不是時區相差。

動手看一遍 →

符號不用背

E
視太陽時−平太陽時,單位分鐘
L₀
太陽平均黃經
α
太陽視覺赤經
Δψ cos ε
把視分點歸到平分點的章動項

演算法、精確度與適用範圍

實現式28.1/28.2:太陽平均黃經減視赤經並作章動歸算,角度先歸到−180°至180°再乘4轉為時間分鐘;同時提供28.3的五項低精度公式。視赤經與章動直接復用第25章solarHigh的附錄III截斷週期項管線,不用首頁近似模型。符號取本書“視太陽時減平太陽時”,與部分文獻相反。圖將平太陽時設為12:00,僅示範時間標尺差值;E依所選TD日期0時計算,不宣稱求某經度當日精確太陽中天,不轉換UTC、時區或夏令時。

我的理解檢查

依本書定義E為正,哪個讀數領先?

日晷的視太陽時 — E = 視太陽時−平太陽時。

公式得到1°的時間角差,對應多久?

4分鐘 — 360°對應24小時,所以1°對應4分鐘。

把這個結果直接加到北京時間,就能得到任何地點的日晷時間嗎?

不能,還缺經度與時區等關係 — 本課只比較當地太陽時間標尺,沒有做民用時區轉換。

日晷跟著真實太陽,平太陽時跟著勻速標尺;先說明符號約定,再談誰快誰慢。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 28 章

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