本文參加百家號科學#了不起的天文航天# 系列徵文
你可能曾聽說過這樣一句話：「明日太陽依然會從東方升起，西方落下。」你當然明白這句話的意思——又不是世界末日。但你有沒有——哪怕只有一次，思考下為什麼太陽會，而且一直都是東升西落？這種現象背後又藏著什麼原理？
自然地，古人將太陽在天空中的運動視做太陽在繞著我們運轉。隨著現代天文學的誕生，我們逐漸了解其實太陽在以另一種方法繞行。太陽看起來在繞著我們旋轉是因為地球不僅公轉，同時也在繞著地軸自轉。因此，我們知曉了太陽在空中的常見軌跡與測量時間的基礎原理。
1.地球自轉
正如前文所述，地球繞日公轉的同時也繞著地軸自轉。如果在天級北之上觀測，地球將呈現逆時針旋轉。因此，對那些站在地球表面的人來說，太陽看起來像是在偏西的方向，以每小時15度或者每分鐘15分的速率圍繞我們移動。這適用於我們觀測到的所有有從東到西的視運動的天體。
圖解：地軸傾斜角以及它與旋轉軸，軌道平面的關係
這同樣也適用於太陽系裡的絕大多數天體。金星是個例外，和它的繞日旋轉軌道相比，它朝著反方向旋轉（即逆行現象）。還有不僅向西旋轉的天王星，它還有強烈的朝與背陽一側移動的傾向。
冥王星也有逆行現象，因此對於那些站在冥王星表面的物體而言，太陽會從西方升起東方落下。在所有的案例中，強烈的撞擊被視為這種現象的起因。實際上，當另一場撞擊擊中天王星，並撞向它的一側時，冥王星和金星因為強烈撞擊而繞著另一個方向旋轉。
地球以每小時1674.4千米的旋轉速度每繞軸旋轉一圈的用時是23小時56分4.1秒。這意味著實際上，一個地球日是小於24小時的。但和軌道周期結合，一個太陽日—即太陽回到同樣位置所用的時間—恰好是24個小時。
2.地球的繞日軌道
以平均每小時107,200 km/h的旋轉速度，地球每繞太陽一周要花大概365.256，即一個地球年。這意味著每四年（就是大家所知的閏年），年曆上就會多一天。
從北極上方觀察，地球的繞日運動呈現出逆時針方向。與它的軸傾角相較—地球的軸以偏離赤道23.439°的角度傾斜—這導致了四季的變化。另外，隨之而來的溫度變化導致了半球在一年中日照的變化。
總的來說，當太陽直射北極點時，北半球處於夏季，南半球處於冬季。整個夏季，氣溫不斷升高，白晝變長。在冬天，氣溫逐漸下降，白晝隨著日出時間延後，日落時間提前而縮短。
北極圈上有極端的例子，在一年的某些時候，有的地方沒有分毫的亮光，在北極點這樣的場景甚至長達六個月，這就是極夜。在南半球，情況完全相反，因為此時南極點正在經歷極晝---長達24小時的白晝。
圖解：藍色虛線圓圈就是北極圈
最後季節變化同樣也導致了太陽運動的變化。在北半球的夏季，太陽在頭頂從東到西移動，而在冬季會朝靠近南地平線的方向移動。南半球的夏季，太陽在頭頂移動，在冬季，朝偏北地平線的方向移動。
總之，太陽東升西落是由於地球的旋轉，在一年內，我們經歷的日照由地球的傾斜角而得到減輕。如果像金星，冥王星與天王星一樣，足夠大的小行星或者天體撞擊我們，那麼情況就會改變，我們也有可能看見太陽西落東升。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.universetoday
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