天文学
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最后更新:2025年8月6日

季节起始日:复杂的天体机制

天文季节的开始
春分发生在太阳视中心穿过天赤道(黄色曲线)的精确时刻。 地球自转轴相对于其绕太阳公转轨道平面(红色曲线)的倾斜角约为23.5度。 春分点指太阳在天球上从南天半球进入北天半球瞬间所处的位置。 图片来源:公共领域(GNU自由文档许可证)

为什么每年季节的日期都会变化?

天文季节从来不会在完全相同的日历日期开始。因此,在北半球,春季可能始于3月20日或21日,夏季始于6月20日或21日,秋季始于9月22日或23日,冬季始于12月21日或22日。这种变化并非随意,而是由三个主要原因造成的:回归年的实际长度、闰年以及岁差现象。

注:回归年是指地球相对于太阳回到相同视位置所需的时间,即从一个春分点到下一个春分点。 其时长约为365.2422天,比365天的民用年长约5小时48分46秒。 这一时长略短于恒星年(\(365.2564\)天),原因是岁差现象使季节标志随时间缓慢移动。

注:恒星年对应地球相对于固定恒星绕太阳公转一整圈所需的时间,约为365.2564天。由于岁差现象导致季节在日历中向后漂移,恒星年比回归年(365.2422天)略长。恒星年主要用于天文学中追踪恒星在天空中多年的位置变化。

回归年与公历

回归年,即测量连续两次春分点之间的时间,实际上约为 \(365.2422\) 天。然而,我们的公历以 365 或 366 天为一年。这大约 \(0.2422\) 天(约 5 小时 49 分钟)的差异逐年累积,逐渐导致春分、秋分和夏至、冬至在日历中发生偏移。

闰年的作用

为了弥补这一偏移,公历每四年设置一个闰年,但存在例外(不能被400整除的世纪年不是闰年)。这一机制将回归年长度近似为\(365.2425\)天,使平均误差降至每年约26秒。尽管如此,每年季节的精确时刻仍会略有漂移。

岁差与其它轨道效应

地球在太空中的旋转并非像一枚完全稳定的陀螺。其自转轴描绘出一个缓慢的圆锥体,这一现象被称为“岁差”。这种运动导致春分点随时间逐渐偏移(约每世纪20分钟),在极长的时间尺度上改变季节日期。此外,还有更微妙的影响,如地球轨道偏心率的变动以及章动,使得动力学过程更加复杂。

季节日期表(2020–2030年)

季节开始时间(协调世界时)
春天夏天秋天冬天
20203月20日 03:506月20日 21:449月22日 13:3112月21日 10:02
20213月20日 09:376月21日 03:329月22日 19:2112月21日15:59
20223月20日 15:336月21日 09:149月23日 01:0412月21日 21:48
20233月20日21:246月21日14:589月23日 06:5012月22日 03:27
20243月20日 03:066月20日20:519月22日12:4412月21日 09:20
20253月20日 09:016月21日 02:429月22日18:1912月21日15:03
20263月20日 14:466月21日 08:259月23日 00:0512月21日20:50
20273月20日 20:246月21日14:119月23日 05:5412月22日 02:41
20283月20日 02:176月20日 19:569月22日 11:4412月21日 08:19
20293月20日 08:026月21日 01:509月22日17:2712月21日14:15
20303月20日 13:516月21日 07:329月22日23:2612月21日20:12

来源:IMCCE – 天体力学与星历计算研究所,时间与日期 – 季节

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