地球赤道上晝夜長短探微

普通高中地理課程標準實驗教科書（必修1）在地球的運動一節中提到“除赤道以外，全球同緯度地區，晝夜長短隨季節的變化而變化”。也就是說，在赤道上，每天的晝夜是等長的，每天6點日出，18點日落，白天和黑夜各12個小時。但是，這只是在理想狀況下所出現的情況，即認為太陽沒有明顯的視半徑，只是一個發光的亮點，而且在不考慮大氣的折光作用和晨昏蒙影的條件下所出現的情況。那么，實際情況是怎樣的呢？

我們知道，地球周圍有一層很厚的大氣，大氣對光線有折光作用。一般來說，來自地平的光線有34′的折光差。也就是說，當太陽上緣還在地平圈以下34′時，我們就已經看到太陽上緣與地平圈相切了，當太陽上緣落到地平圈以下34′時，我們才看到太陽的上緣與地平圈相切。地球自轉34′需要2分16秒鐘。這樣，日出就提前了2分16秒，日落就推遲了2分16秒，二者相加，白晝就長了4分32秒，黑夜就縮短了４分32秒。

大氣對太陽光線除了有34′的折光差外，還有6°的晨昏蒙影。即由于大氣對太陽光線的散射作用，使晝半球上空的部分陽光進入夜半球的邊緣上空，這一部分陽光，使夜半球四周邊緣處于半光明狀態，這在日出前叫晨光，在日落后叫昏影。因此，太陽還在地平線以下６°時，我們已經看到天空有微光了；當太陽落到地平線以下６°時，我們還可以看到天空有亮光。而地球自轉這６°，需要24分鐘。這樣，在一天中，日出前的24分鐘和日落后的24分鐘都應該是“白天”。相應的，一天中，白天的時間延長48分鐘，黑夜的時間縮短48分鐘。

再有，就太陽來講，并非是一個發光的亮點，而是一個有16′視半徑的“圓球”。這樣，當太陽的上部邊緣與地平圈相切時，太陽中心還在地平線以下16′。而人們習慣上又是以太陽上部邊緣升到地平線時為日出，以太陽上部邊緣落到地平線時為日落。地球自轉經過這16′，需要1分4秒，這樣，“日出”就提前了1分4秒，“日落”就推遲了1分4秒，白晝就延長了2分8秒，綜合以上所述，在考慮大氣的折光作用、晨昏蒙影和太陽視半徑的影響下，地球赤道上白天的長度要延長54分40秒，黑夜的長度則要相應縮短54分40秒。但是在一般情況下，為了簡化起見，我們是可以把地球赤道上每天的晝夜看成是等長的，即每天6點日出，18點日落，白天和黑夜各12個小時。

(東光縣第一中學)