中午走出來看看天空。機會很大，太陽並不正好在頭頂。事實上，根據季節不同，它可能會出乎意料地偏離中心。那不是你的幻覺，那是我們軌道的一個真實且可預測的特點。太陽在一年中沿著一個八字形的軌跡移動。這個軌跡甚至有一個名字：天文圖（analemma）。
究竟什麼是天文圖？
想像每天在同一個位置、同一個時間拍攝太陽的照片，持續一年。如果將這些影像拼接在一起，太陽的路徑就不會是一條直線。它會在天空中畫出一個迴圈的八字形。這個形狀就是天文圖。
這個奇特的路徑顯示了太陽的位置隨時間變化，即使在完全相同的時間點觀看，也會看到不同的太陽位置。而且，這並非偶然。地球軌道的形狀和傾斜使這一切像時鐘一樣準確地發生。
太陽拒絕完美對齊的兩個原因
太陽的表觀偏移主要由兩個原因造成。它們根植於地球在太空中的運動方式：
- 地球傾斜：我們的行星在軸上傾斜約23.5度。這個傾斜帶來季節變化，也導致太陽在天空中的高度每天都在變化。
- 橢圓軌道：地球並非沿著完美的圓形軌道運行，而是略微拉長。這意味著我們在一年中的某些時候移動得更快，某些時候則較慢。
這兩個特點共同作用，干擾我們的預期。這就是為什麼太陽正午（太陽在天空中最高點）並不總是與你的手錶正午一致。有時候會提前，有時候會延遲。隨著時間推移，這形成了不對稱的天文圖迴圈。
時間的拉鋸戰：太陽時間與時鐘時間
你可能會預期太陽在正午時分剛好到達最高點，但這只在每年少數幾天發生。大多數時候，“太陽正午”和“平均正午”（你的手機顯示的時間）之間都會有差異。
這個時間差被稱為“時間方程”。它根據季節的不同，可能快16分鐘或慢14分鐘。這也是為什麼日晷和掛鐘有時不一致的原因。
基本上，我們的時鐘是基於平均時間運行的，而太陽則有自己的節奏。
為什麼天文圖看起來像一個八字？
天文圖的形狀不僅僅是一個漂亮的曲線。它反映了這兩個軌道特點如何相互作用。以下是形成那個標誌性八字的原因：
- 偏心的迴圈：底部的迴圈（大約在一月初）通常較大，因為地球在離太陽較近時移動得最快。
- 狹窄的腰部：在四月和八月，太陽與時鐘時間較為一致，使八字的中間部分收窄。
- 傾斜的角度：整個形狀會傾斜，因為地球的軸是傾斜的，這會改變太陽在一年中的高度。
如果你住在北半球，並且將相機朝南，天文圖會略微向右傾斜。在南半球，則會向左傾斜。
你所在的位置改變一切
你的地理位置也會影響你看到的天文圖。靠近赤道的地方，迴圈會更垂直地伸展。越往北或南，形狀看起來越扁、在天空中的高度也較低。這就是為什麼紐約的正午時間與內羅畢不同的原因。
甚至在同一個國家內，不同城市的太陽正午時間也可能相差幾分鐘，比如一個城市是12:07，另一個是11:52。經度也在其中扮演著微妙的角色。
一場以自己的方式掌控時間的天空舞蹈
天文圖不僅僅是一個天體的奇觀。它安靜地提醒我們，我們的時鐘是人類的發明。太陽有自己的時間表，受到宇宙幾何的影響。當你在正午抬頭看太陽，發現它不在你預期的位置時，並不代表遲到。它只是在沿著自己的軌跡運行。
所以下次有人告訴你現在是正午，不要那麼確定。天空可能還有其他的安排。