如何不讓太陽從東邊升起丨天文冷知識(shí)

不讓太陽從東邊升起，有一個(gè)很經(jīng)典的做法：把東、西的含義對(duì)調(diào)，這樣太陽就變成了「從西邊升起」了。這種辦法能讓太陽在語言層面不再從東邊升起，但多少有些自欺欺人。

不過在日常語境下，「東邊」的確是一個(gè)相對(duì)模糊的概念。正東自然是東邊，那么如果偏一點(diǎn)點(diǎn)呢？肯定也可以算東邊。那偏多少開始就不算東邊呢？這就是一個(gè)值得討論的問題了。我們不妨從狹義、一般、廣義三種角度去理解「東邊」的內(nèi)涵。

• 狹義的「東邊」無疑就是正東方向，對(duì)應(yīng)方位角90°（以正北為0°，順時(shí)針度量，下同）

• 一般意義的「東邊」可以是從東北偏東（方位角67.5°）到東南偏東（方位角112.5°）的區(qū)間

• 廣義的「東邊」是從東北（方位角45°）到東南（方位角135°）的區(qū)間

現(xiàn)代32方位羅盤圖︱Wikipedia@JamesLucas

之所以要對(duì)「東邊」作出明確定義，是因?yàn)樘柕某鰶]方位并不總是標(biāo)準(zhǔn)的東升西落。

分享一個(gè)不冷也不熱的知識(shí)：太陽的出沒方位會(huì)隨著季節(jié)和地理位置變化而發(fā)生改變。如果固定觀測點(diǎn)[1]，太陽的升起方位在春秋分前后在方位角90°附近，從春分到秋分的升起方位在東偏北（方位角＜90°），從秋分到第二年春分升起方位在東偏南（方位角＞90°）。如果固定日期，以剛剛過去的夏至為例，夏至日緯度越高的地區(qū)太陽升起方位越偏北。夏至?xí)r北極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象，太陽不落入地平線；南極圈內(nèi)則出現(xiàn)極夜，太陽不從地平線升起。

固定觀測點(diǎn)時(shí)，日出日落方位會(huì)隨時(shí)間推移出現(xiàn)變化︱茲基派德

結(jié)合太陽出沒方位的規(guī)律以及對(duì)「東邊」的定義，現(xiàn)在我們可以看看太陽究竟在什么情況下會(huì)從東邊升起。

如果「東邊」按狹義理解，在全球范圍內(nèi)全年均有太陽出沒現(xiàn)象的地區(qū)，一年中大部分時(shí)間太陽都不會(huì)從東邊升起，只有在春秋分前后才能看到太陽從東邊升起。

如果「東邊」按一般理解，情況會(huì)復(fù)雜一些。此時(shí)方位角介于67.5°到112.5°的日出可以視為「太陽從東邊升起」，對(duì)于不同緯度地區(qū)而言，符合這一條件的日出時(shí)間段有所不同。例如赤道地區(qū)有大約10個(gè)月時(shí)間太陽從東邊升起，剩余兩個(gè)月（6月初~7月初，12月初~1月初）太陽不從東邊升起。

赤道地區(qū)日出方位在一年中的變化，縱坐標(biāo)為方位角︱數(shù)據(jù)來源Stellarium，未考慮大氣折射與太陽視差

隨著緯度升高，太陽從東邊升起的時(shí)間段會(huì)逐漸縮短，例如在65°N，全年只有大約3個(gè)月時(shí)間（2月底~4月中旬，8月底~10月中旬）太陽會(huì)從東邊升起。

65°N地區(qū)日出方位在一年中的變化，縱坐標(biāo)為方位角︱數(shù)據(jù)來源Stellarium，未考慮大氣折射與太陽視差

如果「東邊」按廣義理解（方位角45°~135°），55°以上的高緯度地區(qū)依然會(huì)有太陽不在東邊升起的時(shí)段。還是以65°N為例，如上圖所示，一年中從5月中旬到8月初，以及從11月中旬到1月底，太陽日出方位角會(huì)小于45°或大于135°，也就是不會(huì)在東邊升起。

討論「太陽會(huì)不會(huì)從東邊升起」的一個(gè)前提是所在地理位置存在東邊。地球上有沒有地方不存在東這個(gè)方向呢？

地球上有兩個(gè)位置不存在一般意義上的四方，一個(gè)是北極點(diǎn)（只有南），另一個(gè)是南極點(diǎn)（只有北）。東不存在了，也就無所謂太陽從東方升起了。

不少恩愛情侶都會(huì)有太陽不從東邊升起的體驗(yàn)

以上討論說到底還是在圍繞東邊這個(gè)概念做文章，多少還是有些取巧。而且除了南北極點(diǎn)，做不到完全不讓太陽從東邊升起。

如果有辦法能讓太陽不運(yùn)動(dòng)到地平線之上，也就實(shí)打?qū)嵧瓿闪瞬蛔屘枏臇|邊升起的目的。

太陽東升西落的運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上是地球自轉(zhuǎn)的結(jié)果。要改變這一現(xiàn)狀，如果不考慮讓地球停轉(zhuǎn)等帶有科幻色彩的方案，而是基于現(xiàn)實(shí)出發(fā)，那么作為觀測者的我們就需要像地球一樣動(dòng)起來，想辦法抵消地球自轉(zhuǎn)帶來的影響。

說到抵消地球自轉(zhuǎn)，天文愛好者特別是深空攝影愛好者們馬上能想到一個(gè)抵消地球自轉(zhuǎn)的方案——赤道儀。通過電動(dòng)赤道儀我們可以抵消掉地球自轉(zhuǎn)引起的天體地平坐標(biāo)變化，讓拍攝目標(biāo)一直處在視線范圍內(nèi)。赤道儀抵消地球自轉(zhuǎn)的原理是讓赤道儀沿赤經(jīng)方向維持一個(gè)角速度，這個(gè)角速度在數(shù)值上等于地球自轉(zhuǎn)角速度，但方向相反。

赤道儀提供與地球自轉(zhuǎn)大小相同但方向相反的角速度以抵消地球自轉(zhuǎn)的影響︱Wikipedia

那么類似的，為了不讓太陽升起來，最起碼是保證太陽和地平線相對(duì)靜止，那么我們需要抵消地球自轉(zhuǎn)的線速度。地球在自西向東自轉(zhuǎn)，因此我們要自東向西運(yùn)動(dòng)，具體的運(yùn)動(dòng)速率大小取決于我們的地理位置。

在赤道，地球的自轉(zhuǎn)線速度大約是465米/秒，只要我們保持這個(gè)速度自東向西運(yùn)動(dòng)，就能在赤道上確保太陽與地平線相對(duì)靜止。隨著地理緯度抬升，對(duì)應(yīng)位置的地球自轉(zhuǎn)線速度減小，我們要達(dá)到的反向速度也就變小。30°N時(shí)是cos30°×465≈403米/秒。60°N時(shí)是232.5米/秒，合837千米/小時(shí)，落在民航客機(jī)的巡航速度范圍內(nèi)。此時(shí)如果有一架飛機(jī)一直沿65°N緯線飛行不降落，飛機(jī)上的乘員就可以一直看不到太陽升起。

幾年前的一部電視劇《絕夜逢生》（Into the Night）就以類似的設(shè)定推動(dòng)劇情的展開。電視劇中有一架航班自布魯塞爾起飛后僥幸避開了一場由太陽活動(dòng)引起的全球浩劫。太陽活動(dòng)產(chǎn)生的輻射對(duì)生物是致命的，因此飛機(jī)必須一直向西飛行躲避陽光。以布魯塞爾的緯度（約51°N）來看，飛行如向正西飛行需要約1053千米/小時(shí)的速度才能一直避開陽光，這里還沒有考慮落地加油的時(shí)間。因此如果想要盡可能待在黑夜中，最好是朝更高緯度地區(qū)飛行。電視劇中飛機(jī)曾在蘇格蘭一處軍用機(jī)場（57.6°N）降落加油。

電視劇《絕夜逢生》海報(bào)

參考&拓展

[1]全年均有太陽出沒現(xiàn)象的地點(diǎn)，也就是不包含可能出現(xiàn)極晝/極夜的地點(diǎn)

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