日轮在近日点和远日点的大小差异

【警告】不能用肉眼直接观看太阳，更不能通过未经铝膜减光的照相机取景器观看太阳！必须在太阳光进入镜头前减光，而不能把减光膜放在取景器一端！

可能你还是觉得很冷，但今天，是一年当中整个地球最暖和的时候。地球正在通过近日点（北京时间今晚20点到达），椭圆轨道上里太阳最近的那个位置。此时的太阳也是一年中看起来最大的.

每年的1月初，地球经过近日点，7月初，经过远日点。两点的地日距离相差3.4%，这个差别可以被配备200mm长焦镜头的照相机察觉验证。

2013年7月6日，2014年1月4日，用同一机器、同一镜头的最大焦距分别拍到太阳如下两图。用Photoshop把两张照片按照“差值”方式叠加，就得到了题图中的光环。在Photoshop里测得远日点的太阳直径大约276像素，近日点的大约285像素，二者差异3.2%（每像素可带来0.4%的误差），基本上验证了前述之地日距离差异。

对南半球来说，现在算是小暑。再加上凑近太阳烤火的地球……雪龙号，整个世界只能帮你帮到这里了。

【注】嗯嗯，月份和地日距离的关系没有弄反，地球在冬天离太阳更近，夏天离太阳更远，这是真的。只要想得更广阔一些，把“冬天、夏天”替换成“北半球的冬天、北半球的夏天”，就能明白地球上的寒暑感觉是区域性的，是地球自转轴倾角带来的差异，日地距离对气温的影响相比之下可以忽略。

终于搞懂了一件事，闰月是怎么安插的。原来只要一个农历月不含“中气”（阳历月里，定期在每个月的22号附近出现的那个节气），后面就要放一个闰月。乍一听，闰月似乎会很多，实际上，大部分的农历月都能含一个“中气”，即使赶不上月末也能赶个月初。只有那些29天的农历月，前后正好卡在两个中气之间的（平均30天半的间隔），才需要闰。

这么得到的第一个简易推论，闰月的第一天一定出现在阳历的23号左右，这样它刚好错过前一个中气，也正好够不着后面那个。

第二个推论是，北半球的冬天，地球离太阳近，运行得快，作为阳历概念的节气（依太阳黄经而定）间隔稍短，夏天反之（参考阅读《手机上的天文》）。夏天的节气间隔较长，两个中气正好把一个农历月卡在中间的概率，夏天较高。闰五月（阳历7月）的数目应该比闰十一月（阳历1月）高得多。

找到验证信息了，从公元前103年到公元1644年，连续1747多年的记录，闰十一月出现了38次，最低。闰五月出现了70次，最高。推论被验证了。有趣的是它们各自的邻居都和它们分布相反，属于被它们抢夺或赠送中气的趋势。

阳历23日左右闰月第一天的这个推论也验证了，阳历的2014年10月24日就会闰九月（正好卡在霜降和小雪之间），再下一个闰月是2017年7月23日，错过了大暑、又没赶上处暑。

这条知识终于让我对二十四节气有了些敬意，而非仅仅把它理解为纯阳历的概念，以为中国古代的贡献无非就是为它们命名，赋以物候的含义用于指导北方农业生产。我对二十四节气的新理解是这样的：虽然在月亮历法里，二十四节气显得很麻烦很不合群，每年都得推算，但多亏了这些节气，起到校准的作用，把太阴历和太阳历的偏移量控制在30天以内。

以下数据来源维基百科：

公元前103年至公元1644年：

1810年到2409年的600年里，闰月分布则是（天文数据观测更精密，分布曲线更平滑）：

天文离我们并不远，从自己的手机上就可以研究一些天文。

举例来说，查查自己的手机日历，看看今年的春分、今年的秋分以及明年的春分是哪天？ 2008年3月20日、2008年9月22日和2009年3月20日，对吧。现在我们再稍微花点时间，算算这三个日子之间的时间差。你会发现，2008年春天，太阳从直射赤道（春分）向北出发，抵达北回归线（夏至）后掉头向南，再次到达赤道（秋分）共花了186天。而在南半球进行的相似过程（从秋分到来年春分），却只用了179天。北半球的春夏比秋冬长7天，这是怎么回事呢？

出乎意料的事实是，地球北半球的夏季时节，地球距离太阳比北半球的冬季时节更远些^*。物理学又说，在远离太阳的轨道上，行星运行的速度比较慢；在靠近太阳的轨道上，行星运行的速度比较快。本来半径较大的轨道就比较长，再以更慢的速度运行，晚点现象就更严重了。这就是春夏比秋冬多出7天的原因。

让我们考虑得再深一点，问自己一个更难的问题：地球在一年的什么时候离太阳最近？要回答这个问题，依然没有超过手机的范围。事实上，这个问题和刚才的问题实质是一样的，只是把一年分得更细一些，需要的数据更多一些而已。这多出来的数据就是二十四节气。

可能很多人以为二十四节气是中国农历的词汇，但是它们确确实实是阳历的概念。天文学规定，太阳运行到黄经0度的一瞬间被称为春分，以后太阳每运行15度，即是下一个节气：清明是黄经15度，谷雨是黄经30度，依此类推。

让我们从手机上把任意一年的24个节气找出来，计算出每两个相邻节气的天数之差。你会发现，小寒（1月5号）附近，节气天数差的值是最小的，即此处地球运行速度最快，距离太阳最近。有时你可能会发现小寒附近的天数差不是最小，例如2008年的大雪到冬至是14天，立春到雨水也是14天，而冬至到小寒、小寒到大寒、大寒到立春都是15天。这是因为以“天”来计算的结果十分粗糙，有时，“14天”可能比“15天”更长些！如果你有小时候看那种纸版日历的记忆：今日立春（3点17分），你就很容易明白我说的是什么。从今天的23点59分到明天的0点1分只有两分钟，但在日历上算是差了一天；今天的0点1分和23点59分之间差了将近一天，但在日历上没有区别。所以，如果遇到这种14-15-15-15-14的情况出现，那么，中间的那个15可以被认为是整个序列的最小值。

为了减少这种因为数字化运算造成的误差，产生更有说服力的结果，我们可以取十年的序列做平均，把数据抹得更平滑一些。读者不必自己做实验了，我这里已经把2001年到2010年的240个日子记了下来，算出所有相邻节气的时间差，并做了十年的平均，以及六次多项式的光滑曲线。点这里看所有的数据吧（Excel格式）。

在下面的图中，纵轴的数字是相邻节气的相差天数，横轴的数字是节气编号：1代表春分到清明^@，19代表冬至到小寒，20代表小寒到大寒。瞧！小寒确实是地球离太阳最近时的节气。

* 开普勒定律：行星围绕太阳运转的轨道是一个椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。在椭圆轨道上运行的物体必然距离焦点时近时远。常见的一个问题是，既然夏天地球离太阳更远，为什么地球夏天比冬天热呢？提出这问题的人是北半球本位主义者，南半球的人就不会觉得很诧异。这个“不诧异”也是基于错误的理解上的。地球的各处寒热不同，是因为太阳直射斜射的差异，而不是因为距日远近。

@ 我为什么喜欢拿春分作第一个数据点？因为它是天文学上的新年：太阳运行到黄经0度是春分。春分在天文学上是春季的第一天（而不是立春！）。即使是星相学里，也把白羊作为黄道十二宫的第一宫，因为它的第一天是春分。