日行跡：描繪太陽行跡、解釋每日時長變化
根據日出日落表來看，冬至、夏至兩個節點的日光時間相當穩定，一個周期約為10天。你可以解釋為什麼會發生這樣的事情嗎？
白天的小時數每天變化的似乎與太陽相對背景恒星移動的方向有關。這種移動是由於地球繞著太陽公轉而產生的，可以通過在一整年中每一天的同一時間拍攝太陽的照片來測量白天小時數的變化量。如果真的采用這樣的測量方法，那麼就會發現，太陽會在天空上方描繪出一個形狀，而這一形狀則被稱為“日行跡”。（從下方來自《今日天文圖片》的照片中可以看到）
圖片來源：來自克裏米亞天文台的瓦西裏·魯緬瑟夫
正如我們可以看到的，“日行跡”的形狀稍微有些複雜（在此站點上對產生這一現象的原因進行了詳細的解釋），但是我們觀測“日行跡”的重要目的是要觀察太陽每天的移動方向。如果太陽主要向北或向南移動（朝向或遠離地平線），則每天的白天時長將會飛速變化，但是如果太陽主要是向東或向西移動（平行於地平線），那麼每天的白天時長則不會發生太大的變化，因為這一天中太陽的最大高度與前一天的大致相同。
因此，為了回答這一問題，我們要做的就是觀察冬至、夏至期間“日行跡”的形狀（正如上圖中的左上角和右下角所示，當太陽處於距離地平線最遠或者最近的時候的“日行跡”形狀）。我們可以看到，“日行跡”的曲線在此刻變得平緩，太陽將沿著大約東西方向移動（注意圖中“太陽”之間的距離遠大於太陽每天移動的距離——實際上，如果每天都拍攝一張太陽行跡的照片，而不是偶爾拍攝一次，那麼“日行跡”中將存在365個太陽！）由於太陽主要是東西向移動，所以白天的時長也不會改變太多。
圖為日行跡中的太陽運行軌跡
如果你對此現象略加思考，那麼你就會發現幾乎所有的至點都具有這樣的特點，而與“日行跡”的確切形狀無關。根據定義，至點是太陽在移動過程中的最南或最北的端點，因此如果太陽到了這一點上依舊可以向南或向北移動，那麼它就不是真正至點！如果在冬至或者夏至的那一天，“日行跡”有一個很尖的“尖峰”，那麼這將是能避免使至點附近白天的小時數每天變化的唯一方法。但是，如果你把物理情況加以考慮（地球繞太陽的運動），那麼你就會明白期待“尖峰”的存在是如此的毫無根據。地球在這一平靜、快速變化的平滑的軌道上運動，因此我們希望“日行跡”也是平滑的。
當太陽在天球上，相對於赤道似乎到達了其最北端或者是最南端時發生偏移從而產生了至點。每年會有兩次至點，大約在6月21日和12月21日附近。由春分、秋分、夏至和東至來劃分一年中的四個季節。
圖為春秋分、東夏至劃分四季
至點這一術語也可以在更廣義的層面上使用。除了赤道地區，其他的任何地方的至點日要麼是一年中日照最多的夏至，要麼就是一年中日照最少的冬至。關於文章背景指的是哪個半球，這裏有兩個沒有任何歧義的替代術語：“六月至點”和“十二月至點”，這往往是指至點發生的月份。
至點這一個詞來源於拉丁語中的sol——“太陽”和sistere——“靜止”，因為當太陽到達兩個至點的時候，太陽的偏角似乎是“靜止”狀態的，也就是說，從地球的角度來看，太陽季節性運動的日常路線在發生偏轉時停在了最北或最南點。
圖為：太陽在東夏至時日行跡呈“靜止狀態”
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
translate: milketeaa
author: curious.astro
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