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如果一天的时长是23小时56分钟,那剩下的4分钟哪里去了?

地球上的一天有多长?或者说地球自转一圈所需的时间是多少?很多人的回答可能是24小时

显然,一天是24小时的概念已经深入人心,几乎每个人的时间管理和规划都是基于这个时长

但事实是,地球自转一圈真正花费的时间是23小时56分,也就是说一天的真正长度是23小时56分。

如果一天的真正时长比24小时短,那我们现在多出来的4分钟又去了哪里呢?

首先,什么是一天?

理论上讲,一天就是地球绕自转轴旋转一圈所耗费的时间,要确定这个时间地球就必须得转一圈。

如何确定地球的确自转了一圈呢?选一个参照物!当然,它不是地球上的物体,而是宇宙中的天体。

最“简单易得”的参照物是太阳,当我们看到太阳连续两次达到天空中同一位置时,就可以认为地球自转了一圈。

用这种办法确定的“一天”就被称为“视太阳日”,视太阳日的时长是24小时吗?并不完全是。

由于地球本身是倾斜的,再加上绕日轨道是椭圆而非正圆,因此视太阳日的时长会在一年中不断变化。

具体来说,在近日点和分点(春分、秋分)比24小时短十几秒或二十几秒,在远日点和至点(夏至、冬至)比24小时短十几秒或二十几秒。

而当人们将这种微小的差别给“平均”掉时,“平太阳日”就诞生了,它的时长则是严格的24小时。

所以,平太阳日的24小时才是真正的“定义上的一天”。

23小时56分从何而来?

以平太阳日来定义地球的一天确实方便,但我们要知道,它并不能反应地球的真正自转周期,它能代表的只是昼夜交替周期。

为什么太阳日不能代表的真正自转周期呢?因为地球自转的同时也在公转,自转一周时太阳已不再原来位置。

当太阳的位置发生变化,即参考点发生了变动时,我们得到的地球自转周期肯定是存在偏差的。

因此,天文学家选取了比太阳更遥远的恒星作为参照物,当恒星距离地球过远时,就可以认为它们相对于地球是静止的。

不过,在天文学上,定义恒星日的并不是某颗具体的恒星,而是黄道对于天赤道的升交点,即白羊宫的第一点。

用这种方法测得的地球自转周期是23小时56分4.0916秒,这便是所谓的“恒星日”,它可以说是地球真正的自转周期。

4分钟哪里去了?

24小时是平太阳日的时长,是地球上的钟表所依据的基准,而23小时56分是恒星日的时长,是地球真正的自转周期。

因此,我们所度过的一天是“真正的一天”基础上再多4分钟,这样看来也就不存在“剩下的4分钟” 了。

因为时间没有“剩下”,而是多出来了,如果真正的一天是24小时4分钟话,倒可以这样发问。

这个问题乍看起来有点迷惑人,但弄明白太阳日(平太阳日)和恒星日后就会知道这根本不算是问题。

不过,我们为什么要以平太阳日的24小时为日常时间基准,而不是采用恒星日的23小时56分呢?

其实,如果一天变为23小时56分,地球上的钟表完全可以应付,调整一下就好,但天空中的大钟表――太阳却难以消化。

结合这张图来看,地球自转一圈后,其相对于太阳的位置从1变到了2,但这时从地球观望,太阳已不再原来的位置了。

如果再给地球4分钟时间,让它再多绕太阳转一点从位置2变到位置3,那太阳就可以回到原来的位置。

所以,在“24小时制”下,太阳总能在相同的时刻按时到达与前一天相同的位置,比如正午时分,它就在天空最高处。

而当我们采用“23小时56分制”时,地球再也不会有时间去完成从位置2到位置3这样的“小转弯”了。

它只会在从位置1转到位置2后,急匆匆奔赴下一个绕日点,而根本不去管太阳此时位于天空何处。

当你的钟表显示中午的时候,太阳可能才刚慢悠悠地上升,当钟表显示傍晚时,它正在火辣辣地照耀大地…

久而久之,太阳的出现时间就会彻底乱套,比如我们可能在“清晨时分”看到日落、在“午夜时分”看到日出等等。

最后

只有根据太阳日来计时,才能保证我们的时钟与太阳同步,这也是我们之所以采用“24小时制”最显而易见的原因。

我们也可以说这是为了消除“事实”与人类习惯的差别而实施的措施,而我们还有另一个相似的措施―闰年。

闰年的设立与我们所讲的“一天”的定义原理基本相同,这里就不再说了。