太阳日
太阳日是依据太阳运动,所定义的时间,可以分为视太阳日和平太阳日。
一个太阳日在口语中俗称一个‘昼夜’。
视太阳日
视太阳日是依据视太阳定义的,也就是真实的太阳两次经过该地的子午线的时间间隔,可以使用日晷来测量。
由于以下两个原因,视太阳日在一年当中的长度会每天不停的改变。
- 首先,地球的轨道是一个椭圆而不是正圆,所以当地球接近太阳时速度会加快,到达近日点时的运动速度最快;远离时又会减慢,到达远日点时的速度最慢(参考开普勒行星运动定律)。
- 其次,因为地球自转轴的倾斜角度,使得太阳在黄道上运行的大圆对地球的天球赤道是倾斜的,当太阳在两个分点时,穿越赤道时会有一个角度的,所以投影在赤道上的运行速度小于平均速度;当太阳在至点时,他的运动方向是平行于赤道的,所以投影的运行速度高于平均的速度(参考回归年)。因此,视太阳日在3月(26-27日)和9月(12-13日)是比在6月(18-19日)或12月(20-21日)短的。这些日期的长短变化是在分点、至点、远日点、和近日点之间逐渐变化的。
平太阳日
平太阳日是以平太阳为参考点,以平太阳连续两次经过上中天,转360°59',需时24小时。这是地球自转的周期。更明确的说,平太阳日是经由观察太阳相对于恒星的周日运动,所获得的平均太阳时,经由人为的调整而显示在时钟上的时间。
平太阳日的长度是固定的24小时,在一年之中不会因为昼夜长短的变化而改变。视太阳日的长度会与平太阳日(86,400秒)不同,相邻的每一天最多可以短22秒或长29秒。因为这种延长或缩短会持续进行一段时间,所以最多会比平太阳日提早17分钟或延迟14分钟。因为这些期间是周期性的,平太阳时和视太阳时的差值就是均时差。
在历史上有许多方法被用来模拟(显示)平太阳时,最早是使用漏壶或水钟,差不多从纪元前四千年到纪元前二千年中期。在纪元前一千年中叶之前,水钟只能依据视太阳日来调整,因此除了能在夜晚继续使用外,他的准确度并不会比依靠太阳投影的日晷好。
不过,太阳相对于恒星始终是在黄道上向东移动,因此从纪元前一千年中期,相对于恒星的周日运动可以用来测量平太阳日,来比较以确定时钟的误差率。巴比伦的天文学家已经知道均时差和如何利用恒星的自转速率,恒星时,来改正,以获得比水钟更为准确的时间。这种理想的恒星时日后也应用在行星、月球和太阳运动的描述。
在20世纪初期,机械时钟的准确度还没有比地球自转所显示的恒星时钟来得准确,即使到了今天,原子钟的精度已经比地球的自转更为稳定,恒星时钟仍然被用来校准平太阳日。在20世纪末期,地球自转的速率被改以外星系的无线电源来定义,并且平太阳时也被转换成外来的无线电源的比率。平太阳时与协调世界时之间的差异,就成为是否需要做闰秒调整的依据。
太阳日的其他含意
太阳日是星期日的前身。自古罗马开始定为休息日,人民不需工作而从事崇拜活动。