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古人表示:确实是“春眠不觉晓”,我没说错!别以为我不懂科学
送交者: wwwyu[♂★★★★声望勋衔18★★★★♂] 于 2020-12-11 23:08 已读 3528 次  

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引言

编者按:“春眠不觉晓”,这一唐诗《春晓》中的名句脍炙人口,春天一觉睡到天亮却不知道,这是为什么呢?

通常的解释是:春天天亮得比冬天早,人们按照延续了一冬的作息习惯起床时就会发现天早就亮了。 6park.com

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但是,从冬至(大致是上一年12月23日)过后到夏至(大致是6月21日)这大约6个月的时间里,北半球白天一直在变长,日出时间在当地人看来是一直在提前的,这期间有冬天、春天、夏天三个季节,那么为什么不是“冬眠不觉晓”或“夏眠不觉晓”而只是“春眠不觉晓”呢? 6park.com

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只讲白昼长度的增加或当地天亮时间的提前是解释不了的,还需要考虑变化的速度才能说明问题。虽然冬天、春天甚至夏天的白昼长度都可能在增加,但对一个确定的地点来说,不同季节增加的速度差别却很大。

某地某个确定日期的白昼长度是可以计算的——遵循着严格的天文学规律,但具体计算过程十分复杂,而准确结果又可以直接查到,方便起见,这里就直接引用查询结果了。

下面以最近的冬至(2019/12/22)和夏至(2020/6/21)之间的日期为例,来说明白昼长度改变速度的问题。查询[1]和计算结果如下表: 6park.com

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(东经108°北纬34°大致对应西安市,东经116°北纬40°大致对应北京市,东经120°北纬30°大致对应杭州市。表中相邻日期间隔都是15天,“增加”一项是指当天的昼长比表中前一日期的昼长增加了多少。)

西安、北京、杭州这几个有代表性的城市,大致上对应着我国西北、华北、江南这几个比较大的地理区域,这样的选择能够使计算结果更有说服力。

一般说来,我国不同纬度地区在同一日期的白昼长度存在一定差别,这无需借助表格就可以理解;春分和秋分昼长差别很小,夏至和冬至差别较大……这些在表中看得更清楚明白;而要准确地比较白昼长度增加的速度,恐怕利用表格中的计算结果是必要的。 6park.com

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从表中可以看出,虽然同一地区白昼增加速度在不同季节差别很大,虽然不同地区白昼增加速度在一年里的同一时段存在明显差别,但不同地区白昼长度增速的改变却有一些共性:冬至后夏至前改变得很慢,春分前后改变得很快。

以西安为例,冬至之后的15天里(2019/12/23-2020/1/7)白昼长度大约只增加了6分半(397秒),以后增速逐渐加快,直到春分(2020/3/20)前后,15天里(2020/3/7-22)昼长增加将近32分钟(1916秒),以后增速开始逐渐下降,到夏至前的15天里(2020/6/5-20),昼长只增加了大约5分半(335秒)。北京和杭州的白昼加长速度都与西安的不一样,但速度变化趋势却是一致的,都是先慢再快又慢。 6park.com

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计算白昼加长快慢的具体比例,便能解释为什么只是“春眠不觉晓”。西安地区春分前后白昼加长的速度大约是冬至后或夏至前加长速度的5倍甚至更多(1916÷397≈4.8,1916÷335≈5.7),北京和杭州的情况大体上也类似,加长的速度真的快了很多。 6park.com

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白昼加长时间和日出提前时间并不是一回事儿,但若以当地时间(以当地太阳在天空正中时为正午12:00)衡量,日出提前时间等于白昼加长时间的一半,所以两者改变速度成正比,春分前后日出提前的速度比冬至后或夏至前提前的速度快得多,同样会达到5倍甚至更多。这样的差距会对当地人的感觉造成显著影响,下面仍然以西安为例说明问题。 6park.com

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冬天的前一部分日出是延后的,这时候肯定不会“不觉晓”;即便过了冬至日出每天都会提前,提前的速度也非常慢,15天里仅仅提前了不到200秒(397÷2),平均每天只提前了十几秒(397÷2÷15≈13秒),相当慢,也不会“不觉晓”。夏天的情况和冬天有些类似,夏至前日出的确是提前的,但提前的速度也只有一天十几秒(335÷2÷15≈11秒),甚至比冬至前提早得更慢,肯定不会“不觉晓”;而夏至一过去日出就延后了,更不可能“不觉晓”。 6park.com

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春天的情况却很不一样,日出不但更早,而且提早速度也是一年中最快的。春分前后的15天里平均每天日出提前超过1分钟(1916÷2÷15≈64秒),这样快速的提前就很可能带来“不觉晓”的感觉。这种情况比较长时间地持续着:2020/2/21-4/21共有4个15天,前面表格显示每个15天里白昼长度的增加都超过30分钟,这意味着春分前一个月和后一个月日出提前的平均速度都超过每天1分钟。春天不过就三个月,至少有两个月日出时间一直快速提前。

冬天和夏天都不会这样:冬天日出是先延后再缓慢提前,夏天是先缓慢提前再逐渐延后。在一个月这样比较长的时间段上考察时,提前和延后的变化会在一定程度上抵消,这也是感觉不到日出时间有明显变化的一个原因。 6park.com

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而春天里的一个月日出时间一定是明显提前的,因为春天里每一天日出都是提前的且提前得比较快,所以只是“春眠不觉晓”。

(与任何运动一样,地球和太阳的运动也不会永远不变,但出现一定程度改变所需的时间远远长于人类文明史,所以现代的计算结果对古代也适用。) 6park.com

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