点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

复杂的一“日”

来源:光明网2021-01-27 10:12

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  上下四方曰宇,古往今来曰宙。请随我们进入“时间”的故事。

  “日”是人们最容易直观感受到的时间单位。那么,日(天)是怎样形成的?不要以为这是一个简单的问题。实际上,每天的长度并不是24小时,地球像个醉汉一样在改变着日的长度。

  我们都知道,地球是在不停自转的,这是“日”形成的根本原因。地球自转,对着太阳的一面是白天,背着太阳的一面是夜晚。地球不停的自转,于是就有了各个地方白天和夜晚的差别。

复杂的一“日”

图1. 地球上被太阳照射的地方就是白天(图源:作者)

  在任何一个地方进行观测,连续看到两次日出,就能有一个基本的周期,可以作为一个时间的尺度。时间尺度就是选定一个起点,按照固定的间隔进行累加的一个标准。

  有了时间尺度,我们可以把任何两个物理事件在这个尺度上标记,就能够比较两个事件的先后次序了。

  选定“日”这个基本的时间间隔后,一天从哪里开始呢?不要小看这个问题,直到现在都有不同的标准!

复杂的一“日”

图2. 有人认为一天是从日出开始(图源:作者)

  古埃及人认为一天是从日出开始。在公元前3000年,他们就把日出作为一天的开始,日落作为夜的开始,白天和黑夜各12小时。因为一年四季的昼夜并不相等,因此他们的小时长度也是变化的。实行变化的小时,让他们比较容易知道白天还剩多长时间。

  犹太人的一天则是从日落开始的。他们认为:“将黑暗作为开始的人,他的最后是光明;将光明作为开始的人,他的最后是黑暗。”穆斯林,古希腊,古巴比伦人,还有基督教礼拜仪式等,都是把日落作为一天的开始。

复杂的一“日”

图3. 有人认为一天从日落开始(图源:作者)

  天文学家是古代掌握时间的人,他们恐怕是不想将自己夜间的观测数据放在两天,于是就把一天的开始定在了中午。而航海家为了定位,使用的是天文学家的方法。所以航海日和天文日的一天的开始都是正午。古代的翁布里亚人是将正午作为一天的开始。

复杂的一“日”

图4. 有人认为一天从正午开始(图源:作者)

  到19世纪,国际上大多数国家和地区统一将一天的开始定义在午夜,但也有少数穆斯林和犹太人还是从日落开始他们的一天。

复杂的一“日”

图5. 有人认为一天从午夜开始(图源:网络)

  统一“日”的起点后,另一个问题就出现了:“日”究竟有多长? 如果你被问到这个问题,你可能很快就会给出类似这样的答案:一天有24小时×60分钟/小时×60秒/分钟=86400秒。但是我要告诉你,这只是大概正确!实际上一天并没有这么多,你会不会惊讶呢。

  日的长度是由太阳的周期变化引起的,但太阳的周期变化是由于地球自转造成的,地球一边自转,又一边绕太阳公转,这就会改变日的长度。因为地球一年绕太阳转360度,因此每天看到的太阳,要比前一天看到的太阳位置变化大约1度。也就是说地球要多转1度才能看到同样的太阳。这样,一天的时间就多于24小时。

  再加上地球在公转轨道上不同位置的速度、月亮的影响等因素,一天的长度在不停的变化。秋分和冬至两个时期,日的长度相差最大,能长达51秒。

复杂的一“日”

图6. 日的长度是不停变化的(图源:作者)

  摒弃地球公转的影响,参考遥远的恒星来观测地球自转,也会得出日的长度是逐渐增加的结论。下图是近40年来一天长度的变化,横坐标是年,纵坐标是一天的长度与86400秒的偏差。从图中可以看出,地球自转的长期趋势是变慢的,但也存在不规则的变化,有时快,有时慢。

复杂的一“日”

图7. 日的平均长度长期趋势是逐渐增加的(图源:作者)

  人们对“日”进行了比较透彻的研究,诸多结果显得“日”比较复杂。但确实是应该复杂的,因为日是我们时间体系的基础。

  作者简介:

  李孝辉,中国科学院国家授时中心研究员,博士生导师,国家卫星导航重大专项专家组成员,主要研究时间频率测量、时间同步、卫星导航。

  朱琳,中国科学院国家授时中心助理研究员,在读博士生。主要从事卫星导航系统时间监测与评估、多模导航中系统时间偏差应用等方面的研究工作。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平会见瑞士联邦主席帕姆兰

  • 跨越千年而来,杜甫、岑参、诸葛亮为您亲测数智生活

独家策划

推荐阅读
记者詹媛29日从中国汽车工程学会了解到,该学会日前发布了《2027年度中国汽车十大技术趋势》。这份凝聚共识的行业“风向标”提示,明年,汽车的电池会更强、芯片更自主、“硬科技”使用更多,且能减少堵车。
2026-10-30 09:51
如果说户外运动项目是产业发展的根系,选对项目之后还要让它根往深里扎,让项目发展的更有质量。户外运动产业的高质量发展,体现于一个个鲜活的户外运动项目及项目产业的健康成长,根深方能叶茂,户外运动产业才能行稳致远。
2026-10-30 09:49
生态环境部29日公布的全国地表水环境质量状况显示,今年1月至9月,全国地表水Ⅰ至Ⅲ类水质比例为86.1%,同比上升1.7个百分点;劣Ⅴ类水质比例为0.8%,同比下降0.4个百分点。
2026-10-30 09:50
脑膜边界的免疫细胞还会“监控”蛋白清除过程,并促成免疫耐受反应,避免免疫系统误伤大脑自身组织。在正常生理状态下,这一多通路清除系统与蛋白生成之间保持动态平衡。在此背景下,恢复或增强脑内蛋白清除通路的功能成为值得关注的方向。
2026-10-30 09:59
深秋的陕北,天高云淡。记者走进陕西省榆林市佳县方塌镇圪崂湾村现代农业示范园,联排的大棚在黄土高原的沟峁间依次排开。棚内葡萄藤上挂满沉甸甸的果实,工人们正忙着采摘、分选、打包。
2026-10-30 09:56
北京大学地球与空间科学学院教授江大勇领衔的三叠纪国际合作研究团队与贵州省地质博物馆合作,在贵州关岭三叠纪晚期地层中发现两栖类新物种海异螈。
2026-10-30 09:50
“数字乡村是乡村振兴的战略方向,是建设网络强国、农业强国的重要内容。”中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江表示。“十五五”时期数字乡村怎么建?记者就此采访了相关专家,梳理数字乡村建设的发力方向。
2026-10-29 09:56
突然口角歪斜、一侧肢体无力、说话含混,或眩晕、行走不稳、视物异常,都可能是脑卒中的信号。赵文博提醒,等待症状自行缓解、未拨打120而自行送医、仅凭血压高低判断是否发生卒中,以及忽视不典型症状,都是脑卒中急救的常见误区。
2026-10-29 09:58
在创新决策方面,应发挥企业洞悉市场需求、产业需求的优势,研判未来产业走势,强化关键问题凝练,让企业当好“出题者”。构建以科技领军企业为牵引、大中小企业融通共生的创新生态,打造高水平产业集群,是驱动引领未来产业高质量发展的基石。
2026-10-29 09:52
一边是批量产出的“成果”,一边是说“不”的数学界。这场“冲突”让人不得不追问:数学真正在意的究竟是答案还是过程?一份通过了验证却无人能道出所以然的证明,算不算数学的收获?AI闯入数学,二者之间是取代、叠加,还是互相成全?
2026-10-29 09:51
近年来,不少资源型地区加快转型步伐,因地制宜探索利用型修复新模式,对资源开发中形成的退化土地、废弃矿坑、污染水体展开系统治理。
2026-10-29 09:44
10月26日,国家药监局批准全球首个活化凝血因子XI(FXI)抑制剂阿舒克森片(商品名:舒华博)上市,用于降低缺血性卒中或高风险短暂性脑缺血发作(TIA,又称“小中风”)成人患者的卒中风险,不包括心源性栓塞型卒中患者。
2026-10-28 10:18
超市里的肉,颜色看着挺好,但它真的新鲜吗?答案远非肉眼能及。
2026-10-28 10:05
算法依赖云端数据,也把隐私风险从个人终端延伸到平台和云端,成为无法回避的公共议题。分层定价应遵循公开、可解释的商业逻辑;算法越了解消费者,平台越应以此维护公平、保护隐私。
2026-10-28 09:42
近年来,河北省唐山市丰南区将发展特色农业作为富民兴农重要抓手,大力发展麻山药、白萝卜等特色农作物种植,并推行标准化管理,促进农业增效、农民增收,助力乡村振兴。图为10月26日,唐山市丰南区小集镇的农民在田间收获麻山药。
2026-10-28 09:44
生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。我国高度重视生态环境犯罪的立法和司法,使包括环境污染、生态破坏、资源滥用在内的生态环境犯罪罪刑规范不断完善。
2026-10-28 09:43
联合国教科文组织打造技能供给的普惠发展底座,世界技能组织则以世赛为全球性平台,逐级检验多层次培养方式的效度。可以说,世赛既是推动技能普惠发展、标准互认对齐的过程,更是提升技能人才培养质量的有力抓手。
2026-10-27 09:43
在极端天气阻断鸟类天然觅食通道之时,由专业机构实施救助性补饲,是必要的保护措施。从管理实践看,人工投喂行为需要科学评估、分类施策,而我国的制度供给正不断完善。
2026-10-27 09:46
江苏苏州深耕健康城市建设,将健康医疗服务能力水平列入全市高质量发展综合考核,把体教融合、体卫融合、食品安全保障等内容增至健康中国行动重点任务中;新华社发  “北京密云区联合北大第一医院设立了全科医师综合能力培养项目,我是第二批培训学员。
2026-10-27 09:44
10月23日,国家统计局社科文司《中国创新指数研究》课题组发布的2025年中国创新指数测算结果显示:2025年中国创新指数达到185.5(以2015年为100),比2024年增长6.4%,增幅较上年提高1.1个百分点。
2026-10-27 09:53
加载更多