“人這一生可短暫了，有時(shí)候跟睡覺是一樣一樣的，眼一閉一睜一天過(guò)去了，哈嗷~眼睛一閉不睜，這輩子就過(guò)去了，哈嗷。”小沈陽(yáng)的這句臺(tái)詞大家應(yīng)該印象深刻的，那么地球上的一天到底有多長(zhǎng)呢，是小沈陽(yáng)臺(tái)詞里說(shuō)的，眼一閉一睜（一晝夜）嗎？
這個(gè)問(wèn)題乍一看似乎是一個(gè)非常愚蠢的問(wèn)題。一天就是地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間唄，然而答案并沒有這么簡(jiǎn)單，因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)和一天并不是精確對(duì)應(yīng)的。現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為，太陽(yáng)日是一個(gè)晝夜。是恒星日(地球自轉(zhuǎn)周期)+地球一天的公轉(zhuǎn)角度(0.986°)。
我們搜索一下地球的自轉(zhuǎn)周期，會(huì)發(fā)現(xiàn)是23小時(shí)56分04秒，而我們常說(shuō)一天——即一晝夜的長(zhǎng)度是不帶零頭的24小時(shí)。那么，這近4分鐘的時(shí)間 去哪兒了呢？天文學(xué)上，地球的一天有三種定義：三種日：太陽(yáng)日（包括真太陽(yáng)日、平太陽(yáng)日）、恒星日、太陰日。
圖1 日晷
太陽(yáng)日：以太陽(yáng)為參考點(diǎn)所度量的地球自轉(zhuǎn)的周期，即一晝夜。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，一天就是指地球自轉(zhuǎn)360°59'，需24小時(shí)。
由于地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)還在繞日公轉(zhuǎn)，每過(guò)23小時(shí)56分鐘4秒，在太陽(yáng)系的參照系下，地球完成自轉(zhuǎn)一圈（地球自轉(zhuǎn)360°，1恒星日），但與此同時(shí)它也繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)了大約1/365圈，這使得地球原來(lái)對(duì)著太陽(yáng)的地方?jīng)]有對(duì)著太陽(yáng)，這個(gè)偏差需要大約3分56秒來(lái)彌補(bǔ)。24小時(shí)整后，地球上原來(lái)對(duì)著太陽(yáng)的一面，重新對(duì)著太陽(yáng)，這就是我們定義的“一天”。
圖2 太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)圖解
太陽(yáng)日可以分真太陽(yáng)日(視太陽(yáng)日)和平太陽(yáng)日。
真太陽(yáng)日（視太陽(yáng)日）是依據(jù)視太陽(yáng)定義的，也就是真實(shí)的太陽(yáng)兩次經(jīng)過(guò)該地的子午線的時(shí)間間隔，可以使用日晷來(lái)測(cè)量。一個(gè)真太陽(yáng)日的時(shí)間并不相等，根據(jù)較長(zhǎng)回歸年與較短回歸年的時(shí)間計(jì)算，地殼在固體潮汐的作用下，長(zhǎng)太陽(yáng)日與短太陽(yáng)日竟相差4秒。由此證明地球自轉(zhuǎn)并不勻速。
平太陽(yáng)日是以平太陽(yáng)為參考點(diǎn)，以平太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)上中天，轉(zhuǎn)360°59'，是長(zhǎng)度固定的24小時(shí)，在一年之中不會(huì)因?yàn)闀円归L(zhǎng)短的變化而改變。更明確的說(shuō)，平太陽(yáng)日是經(jīng)由觀察太陽(yáng)相對(duì)于恒星的周日運(yùn)動(dòng)，所獲得的平均太陽(yáng)時(shí)，經(jīng)由人為的調(diào)整而顯示在時(shí)鐘上的時(shí)間。
均時(shí)差就是視太陽(yáng)時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的周期性差值。這是因?yàn)檎嫣?yáng)日與平太陽(yáng)日的長(zhǎng)度不同，相鄰的每一天最多可以短22秒或長(zhǎng)29秒。因?yàn)檫@種延長(zhǎng)或縮短會(huì)持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，所以最多會(huì)比平太陽(yáng)日提早17分鐘或延遲14分鐘。
圖3 恒星日、太陽(yáng)日示意圖
恒星日：以遠(yuǎn)處恒星為參考點(diǎn)所度量的地球自轉(zhuǎn)的周期，這便是恒星日。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，一天指的就是地球的自轉(zhuǎn)周期（23小時(shí)56分鐘4秒）。
當(dāng)我們選取足夠遠(yuǎn)處的恒星作為參考點(diǎn)的時(shí)候，可以認(rèn)為恒星是不動(dòng)的。（圖3）但地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)，在公轉(zhuǎn)軌道上也要移動(dòng)一點(diǎn)，地球從圖3中E1位置要移動(dòng)到圖3中的E3點(diǎn)的位置，P點(diǎn)才正對(duì)著太陽(yáng)，而這時(shí)P點(diǎn)已經(jīng)不是正對(duì)著恒星A了，已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)去了，轉(zhuǎn)過(guò)的角度也是恒星日與太陽(yáng)日之間的差。這個(gè)差按照角度說(shuō)，是59′，按照時(shí)間說(shuō)，是3分56秒。
就是說(shuō)，地球只需要23小時(shí)56分4秒，就可以自轉(zhuǎn)360°，完成一個(gè)恒星日。而地球必須花費(fèi)24小時(shí)整，自轉(zhuǎn)360°59′，，才能完成一個(gè)太陽(yáng)日。
換句話說(shuō)，恒星日比太陽(yáng)日的時(shí)間短3分56秒；太陽(yáng)日比恒星日，地球需要多自轉(zhuǎn)59′的角度。
圖4 月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖
太陰日：是月球中心連續(xù)兩次通過(guò)地球上同一經(jīng)度線所需要的時(shí)間。月球圍繞地球公轉(zhuǎn)，其周期是29.5天（一個(gè)朔望月），月球圍繞地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)，地球也在自轉(zhuǎn)，而且月球的公轉(zhuǎn)方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同。就是說(shuō)，月球相對(duì)于地球表面向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球上的這一點(diǎn)也在向前趕，于是，太陰日就不是24小時(shí)了，要把地球在這段時(shí)間內(nèi)自轉(zhuǎn)的時(shí)間也加進(jìn)去。所以太陰日要比太陽(yáng)日多約50分鐘。是24小時(shí)50分。
親愛的小伙伴們，看完本文，您搞明白“一天”到底有多長(zhǎng)這個(gè)問(wèn)題了嗎？如果您還有什么疑問(wèn)歡迎在下方的留言區(qū)內(nèi)參與討論。歡迎關(guān)注老郭的賬號(hào)，關(guān)注科學(xué)話題；歡迎點(diǎn)贊、留言、評(píng)論、轉(zhuǎn)發(fā)、拍磚、吐槽……
