你知道嗎？【最長的一天】#本日冷知識1529
大給厚，大家好。冬至湯圓吃完恰逢耶誕 ← 可不盡然是巧合。又忽有天文奇景日環食* 出現。科宅覺得振奮，有個梗一定要趁這個時機抖出來。
那就是海誓山盟，地久與天長——我們都知道台灣在北半球，冬至對咱來說是白天＝日照時數最短的一天。但各位朋友你知道嗎？冬至後的一兩天，卻意外的是地球上最長的一天。
「喔，科宅又在說瘋話了。」不不，其實道理很簡單，講個五千字你就懂了。喔喔不，別走ㄚ。三年前 Vsauce 有一集 "How Earth Moves" （地球怎麼動），只要看懂了你就會相信......麥摳的眉毛了。而小編沒有那麼俊俏的眉毛，於是只能試圖用文字和大家解釋三維空間中的運動現象。
「別試了。不會有用。」那好，我只講重點，那之後仍有興趣的人我們在留言區繼續聊問答ㄅ。
「冬至是白日最短」和「冬至後一兩天是一天最長」兩個陳述之所以不矛盾，當然是前者的 白日 和後者的 一天 說的是不同的定義。冬至是一年中日出最晚、日落最早，所以由日出到日落的日光時間最短的一天，主因是地球自轉軸傾倒了 23.5 度角，冬至這天對北半球來說太陽的「赤緯」（相對於地球赤道的仰角）最低，所以運行的軌跡很快就遇到地平線了。
後者的一天指的是 #太陽日（solar day），定義是今天的正午（日正當中）到明天的正午之間經過的時間。是透過觀測太陽方位，也就是看日晷的竿影來決定的（因為直視太陽眼睛會瞎，母湯喔）。
【是的，一年當中的每天其實並不一樣長】，如果你忘了這整篇文章的內容，記得這點就值得這集的冷了。這個事實反而對現代人來說比較驚訝，因為我們拋棄日晷很久了，都是透過精密的電子鐘錶／機械鐘錶認知時間。
鐘錶上的每天都等長的一天使用的是「平（均）太陽日」，也就是將一年平均分給 365.2425... 天後的結果。導致的結果是，若我們實際在 12:00 去觀測太陽，就會震驚地發現「一年裡只有四天你的手表說的正午會是真的正午」。
現在是年底，在推特、IG、FB的天文社群會開始流行發一個有點神祕的圖：2019 年的太陽軌跡。這個叫做「日行跡」（analemma）的圖是在一年之中，每天的同一個時間在同一個地方拍攝太陽。把所有照片疊成一張，得出的太陽８ 字形軌跡。８字形之中，只有太陽位在 ８的對稱軸上的四天，手表的中午和日晷的正午（竿影最短）會重合。
其餘日子裡，因為手表的時刻和日晷的時刻之間逐漸產生起起伏伏、你追我趕的落差，所以「同一個時間拍攝」（手表時間）太陽，才會在天上不同的位置，這就是日行跡的簡要由來。
是什麼造成每一天太陽不肯乖乖同一時間出現在同一個地方呢？地平論者：因為太陽和你我一樣都會賴床、上班塞車。地心說天文學家：笨笨的，當然是因為太陽除了繞地球運轉之外，還繞著一個本輪（epicycle）所以忽快忽慢的。這些不合時宜的可愛言論以下省略。
我們親愛的科學克卜勒：那是因為地球繞太陽公轉的的軌道不是正圓。橢圓軌道中的「等面積定律」（後世：克卜勒第二定律）說道——地球在近日點時運動得快、在遠日點時運動得慢。
這裡我真的無法解釋得比 YouTube 的解釋之王好，所以若你感到興趣，請從這個時間碼 [9:17] 開始看個半分鐘
youtu.be/IJhgZBn-LHg?t=557
地球的近日點在近代都落在 1 月 2 號到 5 號左右。下一次是落在 2020 年 1 月 5 號。←造成這三天落差的原因超有趣，近日點並不會自己亂跑，而是我們的曆法採用閏年，日期會亂跑，每四年一循環的緣故。
但一年最長的一天又不是地球近日點（perihelion），而是在冬至後幾天，原因就有點難用文字說明了，簡言之又是地軸歪 23.5 度的關係，因為太陽日是以太陽為準，太陽在黃道面上，但地球自轉是在赤道面上運動的，這樣３Ｄ的相對運動關係所導致的。
容我這麼簡化，如果地球是正圓形軌道公轉，則最長的太陽日會有兩天，一天在夏至，一天在冬至。但與橢圓軌道的影響疊加之下，冬至＋近日點的那一次就贏了。至於冬至和近日點之間只差三周這件事完全是天文學、以及人類歷史的巧合，#米蘭科維奇 先生對此頗有研究。
在日行跡上，最長的一天是８字形較大的那個環上，水平切線碰到的那天。也就是 12 月 25 日前後。
講那麼多這神奇的一天比平均值長多少呢？大約 30 秒而已，非常不顯著 XD
說真的，我這篇文章非常粗糙 sketchy，完全沒有想解釋到 100 % 準確，一來那樣要多花五千字，二來我自己也是花了三年才搞懂，何苦要和各位苦苦相逼 XD 只要和大家報告有這麼一回事，挑起大家的興趣之後，改天若各位忽然想起，想和朋友說，卻~~燈冷~~發現自己不是很懂的時候，就會再次認真研究了。
慢慢來，太陽不會跑走。這冷知識大概一千年內都不會過期。地球公轉軌道最大的擾動來自於月球和木星的萬有引力。
最後，你知道嘛？不只冬至和地球近日點差三個禮拜，今天和 #民主到期續約日 也差兩個半禮拜。去投票，該死的，沒有藉口，多謝。
＊附註：和日全蝕一樣，日環食只有在當天日半球的狹長地帶才能看到。2019/12/26 的日環食地帶的緯度低，通過斯里蘭卡、新加坡，在台灣只能觀測到日偏食。但好消息！近在 2020/06/21 的日環食地帶會通過台灣。
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