怎么理解恒星日和太阳日,有什么区别呢?

Question

怎么理解恒星日和太阳日,有什么区别呢?

Answer 1

首先,恒星日与太阳日的定义是不同的.
恒星日是地球转过360°后,与远处的恒星处于同一角度时的时间,对于地球来说,恰好转过360°.
而地球日是太阳光两次直射地球某一点（即太阳高度角最大,不一定是90°,随纬度和季节变化）时的时间差.这样一来,二者就有了差异.

地球在自转的同时,还在围绕太阳公转,如果我们认为远处的恒星是不动的（虽然肯定恒星有位移,但用作时间标准,必须选取位置足够远、位移足够小的恒星.何况只有20几个小时,任何恒星也跑不了多远）,那么就必须考虑地球在自转一周的时间内,在公转轨道是转过的角度.就如图中所示（自己画的,表示个意思）,太阳昨天的直射点是P点,同时也正对着恒星A（就是图中的那颗恒星）,当地球由A点自转到再一次正对着恒星A的B点时,是在图中的B点那个位置,此时P点再一次正对着恒星A,相对于恒星A来说,地球已经转过了一周（360°,一个恒星日）,这是恒星日的定义.
但你看一下,当P点正对着恒星A时,是否也正对着太阳呢?还没有,还差一个很小的角度（图中为了表示清楚,这个角度放大了）,这个角度就是恒星日与太阳日之间的差.地球还需要继续自转一定的角度,让P点再次正对着太阳,才是一个太阳日,这是太阳日的定义.
但地球在继续自转的同时,在公转轨道上也要移动一点,要移动到上图中的C点的位置,P点才正对着太阳,而这时P点已经不是正对着恒星A了,已经转过去了,转过的角度也是恒星日与太阳日之间的差.这个差按照角度说,是59′,按照时间说,是3分56秒.
就是说,地球只需要23小时56分4秒,就可以自转360°,完成一个恒星日.而地球必须花费24小时整,自转360°59′,太阳才能再一次直射地面上的同一点,完成一个太阳日.
换句话说,恒星日比太阳日的时间短3分56秒；太阳日比恒星日,地球需要多自转59′的角度.
不知道说清楚了没有?