在中午走到戶外，看看天空。很可能，太陽並不正好在頭頂上。事實上，根據一年中的時間，它可能會出乎意料地偏離中心。那不是你的幻覺，這是我們軌道的一個真實且可預測的特點。太陽在一年中沿著一個八字形的軌跡移動。這個圖案甚至有一個名字：天文圖（analemma）。
天文圖到底是什麼？
想像一下，每天在同一個位置、同一個時間拍攝太陽一整年。如果將這些照片拼接在一起，太陽的軌跡就不會是一條直線。它會在天空中描繪出一個迴圈的八字形。這個形狀就是天文圖。
這個奇特的路徑顯示了太陽的位置隨時間的變化，即使在完全相同的時間點觀看，也會有所不同。而且，這並非偶然。地球軌道的形狀和傾斜使這一切像時鐘一樣準時發生。
太陽拒絕完美對齊的兩個原因
太陽的表觀偏移主要由兩個原因造成。它們根植於地球在太空中的運動方式：
- 地球的傾斜：我們的行星在軸上傾斜約23.5度。這個傾斜帶來了季節，也使得太陽在天空中的高度每天都在變化。
- 橢圓形軌道：地球並非沿著完美的圓形軌道運行，而是略微拉長。這意味著我們在一年中的某些時候移動得更快，某些時候則較慢。
這兩個特點共同作用，干擾我們的預期。這就是為什麼太陽正午（太陽在天空中最高點）並不總是與你的手錶正午一致。有些日子會提前，有些日子會延遲。隨著時間推移，這形成了不對稱的天文圖迴圈。
時間的拉鋸戰：太陽時間與時鐘時間
你可能會預期太陽在正午12點整達到最高點，但這只在每年少數幾天發生。大多數時間，“太陽正午”和“平均正午”（你的手機顯示的時間）之間都存在差異。
這個時間差被稱為“時差方程”。它可能快達16分鐘或慢達14分鐘，取決於季節。這也是為什麼日晷和掛鐘不總是同步的原因。
基本上，我們的時鐘是基於平均時間運行的，而太陽則有自己的節奏。
為什麼天文圖看起來像一個八字形
天文圖的形狀不僅僅是一個漂亮的曲線。它反映了這兩個軌道特點如何相互作用。以下是它形成那個標誌性八字的原因：
- 偏心的迴圈：底部的迴圈（大約在一月初）通常較大，因為當地球最接近太陽時，它的運動速度最快。
- 狹窄的腰部：在四月和八月，太陽與時鐘時間較為一致，使得八字的中間部分收緊。
- 傾斜的角度：整個形狀會傾斜，因為地球的軸是傾斜的，這會改變太陽在一年中的高度。
如果你生活在北半球，並將相機朝南，天文圖會略微向右傾斜。在南半球，它則會向左傾斜。
你所在的位置改變一切
你的地理位置也會影響你看到的天文圖。在赤道附近，迴圈會更垂直地伸展。在更北或更南的地方，形狀會顯得扁平且在天空中較低。這就是為什麼紐約的正午與內羅畢的正午看起來不同的原因。
甚至在同一個國家內，不同城市的太陽正午時間也可能相差約15分鐘，比如紐約是12:07，而內羅畢是11:52。經度也在其中扮演著微妙的角色。
一場以自己的方式掌控時間的天體舞蹈
天文圖不僅僅是一個天體的奇觀。它靜靜地提醒我們，我們的時鐘是人類的發明。太陽有它自己的時間表，由宇宙幾何形狀所塑造。當你在正午抬頭看，太陽不在你預期的位置時，並不代表遲到。它只是在沿著自己的軌跡運行。
所以下次有人告訴你現在是正午，不要那麼確定。天空可能還有其他的安排。