如何不讓太陽從東邊升起丨天文冷知識

不讓太陽從東邊升起，有一個很經(jīng)典的做法：把東、西的含義對調(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」的確是一個相對模糊的概念。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，對應(yīng)方位角90°（以正北為0°，順時針度量，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「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。

分享一個不冷也不熱的知識：太陽的出沒方位會隨著季節(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，日出日落方位會隨時間推移出現(xiàn)變化︱茲基派德

結(jié)合太陽出沒方位的規(guī)律以及對「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)，一年中大部分時間太陽都不會從東邊升起，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，情況會復(fù)雜一些。此時方位角介于67.5°到112.5°的日出可以視為「太陽從東邊升起」，對于不同緯度地區(qū)而言，符合這一條件的日出時間段有所不同。例如赤道地區(qū)有大約10個月時間太陽從東邊升起，剩余兩個月（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間段會逐漸縮短，例如在65°N，全年只有大約3個月時間（2月底~4月中旬，8月底~10月中旬）太陽會從東邊升起。

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)依然會有太陽不在東邊升起的時段。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，太陽日出方位角會小于45°或大于135°，也就是不會在東邊升起。

討論「太陽會不會從東邊升起」的一個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方向呢？

地球上有兩個位置不存在一般意義上的四方，一個是北極點(diǎn)（只有南），另一個是南極點(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抵消地球自轉(zhuǎn)的方案——赤道儀。通過電動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)方向維持一個角速度，這個角速度在數(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，具體的運(yùn)動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，只要我們保持這個速度自東向西運(yùn)動，就能在赤道上確保太陽與地平線相對靜止。隨著地理緯度抬升，對應(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時是cos30°×465≈403米/秒。60°N時是232.5米/秒，合837千米/小時，落在民航客機(jī)的巡航速度范圍內(nèi)。此時如果有一架飛機(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引起的全球浩劫。太陽活動產(chǎn)生的輻射對生物是致命的，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/小時的速度才能一直避開陽光，這里還沒有考慮落地加油的時間。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

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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