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,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。
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。
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。
| 年 | 春天 | 夏天 | 秋天 | 冬天 |
|---|---|---|---|---|
| 2020 | 3月20日 03:50 | 6月20日 21:44 | 9月22日 13:31 | 12月21日 10:02 |
| 2021 | 3月20日 09:37 | 6月21日 03:32 | 9月22日 19:21 | 12月21日15:59 |
| 2022 | 3月20日 15:33 | 6月21日 09:14 | 9月23日 01:04 | 12月21日 21:48 |
| 2023 | 3月20日21:24 | 6月21日14:58 | 9月23日 06:50 | 12月22日 03:27 |
| 2024 | 3月20日 03:06 | 6月20日20:51 | 9月22日12:44 | 12月21日 09:20 |
| 2025 | 3月20日 09:01 | 6月21日 02:42 | 9月22日18:19 | 12月21日15:03 |
| 2026 | 3月20日 14:46 | 6月21日 08:25 | 9月23日 00:05 | 12月21日20:50 |
| 2027 | 3月20日 20:24 | 6月21日14:11 | 9月23日 05:54 | 12月22日 02:41 |
| 2028 | 3月20日 02:17 | 6月20日 19:56 | 9月22日 11:44 | 12月21日 08:19 |
| 2029 | 3月20日 08:02 | 6月21日 01:50 | 9月22日17:27 | 12月21日14:15 |
| 2030 | 3月20日 13:51 | 6月21日 07:32 | 9月22日23:26 | 12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