春分日是如何确定的?

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今年(2025年)的春分日在3月20日。
大家可能已经注意到,每年的春分日有时是3月20日,有时是3月21日。(同样地,秋分日也可能是9月22日或9月23日。)

或许各位贤明的读者早已知晓其中缘由,不过接下来还是让我们详细解说一下。

出处:https://www.yamanashibank.co.jp/fuji_note/culture/shunbun-no-hi.html

首先,春分日和秋分日是国民的节日,因此每年春分日的具体日期由国家决定。顺便提一下,明年的春分日也已经确定为3月20日。

地球绕太阳公转的周期是365.24219天(即365天5小时48分钟46秒)。也就是说,地球每绕太阳公转一圈需要约365天加四分之一天。因此,地球绕太阳公转的完整时间是可以计算出来的。

这个标准基准就是春分点(地球两个半球相对于太阳都没有倾斜的瞬间)。顺便提一下,2016年至2018年的春分点如下所示。

出处:https://starwalk.space/ja/news/spring-equinox-first-day-of-spring

春分点的时刻每年大约推迟6小时。如果一直按这个速度推移,春分日会逐渐变晚,经过漫长的年月后,季节就会与实际时间不符。为了补偿这一点,采取了“闰年”制度。2020年是闰年,因此进行了调整,2020年的春分时间是接近2016年春分时刻的3月20日12点50分。

顺便提一下,2020年到2030年间的春分点时刻如下所示。

出处:http://park12.wakwak.com/~maki/equinox21.htm

从前述的数字(地球绕太阳公转的周期为365.24219天)可以看出,地球的公转周期略短于365天和四分之一天,因此每4年就需要进行一次补正。因此,今年和四年后的春分时刻是不会相同的。

从长远来看,春分时刻每年大约会推迟5小时49分钟。也就是说,每年春分点的时刻会大约推迟6小时,4年后大约会推迟一天。这就需要通过闰年来进行补正,通过将一天的天数设定为366天来弥补这一天的延迟。

从2024年开始,包括闰年的两年(2025年和2026年),春分日将定为3月20日,而2027年则为3月21日。从2056年到2091年,每年春分日都会是3月20日。

太阳通过春分点后,再次通过春分点的时间(称为一个太阳年)可能会有大约10分钟的前后波动。这是因为春分点受到月球引力的章动(地球自转轴方向的变化)和摄动(其他行星如金星对地球轨道的影响)影响。因此,每年的太阳年天数并不完全是365.24219天。

顺便提一下,立春日也通过类似的计算来确定,但因为立春日通常发生在闰月(2月29日)之前,所以补正前会有更大的变化(虽然变化幅度只有2天)。而节分是立春日的前一天。今年节分是2月2日,立春是2月3日。节分在2月2日的情况比较少见,去年(2021年)也是如此,而距离上一次节分为2月2日已经有37年之久,是自1984年以来的第一次。

下面的图表将更清楚地解释立春日的日期变化。

出处:国立天文台官方网站

原来决定立春和节分还有这样的图示啊。

地球公转周期与自转周期之间产生的差异,导致了历法上的偏差,真是出乎意料地有趣。
如果今后再发现类似的主题,我会继续在这个专栏里为大家介绍。

参考文献:
· 春分日为什么每年都不同?——国立天文台(NAOJ)
https://www.nao.ac.jp/faq/a0302.html
· 节分日如何变化——国立天文台历法计算室
https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/topics/html/topics2021_2.html