​地球公转一周是一年吗？

地球公转一周是一年吗？

地球自转一周为一日，绕太阳公转一周为一年。这是我们从小接受的常识教育。但是为什么公转一周为一年呢？这还得从古人怎样了解自然界说起。那么古人是如何判定时间和方位的呢？

首先，古人看到树木的影子是不断变化的。为了确定自己出行打猎和采集的方向，以便找到回家的路线。简单的方法就是在地上插一根木棍，用来模仿树木，通过看木棍的影子来辨别东西方位。即：通过记录木棍顶端的位置，经过一段时间以后，把记录的点连起来，成为一条直线。面向太阳方向是南，则直线左侧为东，右侧为西。现在我们的野外生存教材里还用这种办法判定方向。（如图1）

图1

当人类有了固定居所，有了固定的人负责观察影子的变化时，就会发现这条直线的位置是变化的，也就是说太阳影子的长度在不断改变。为了测量这种变化，人们发明了圭表。（如图2）

图2

经过长期的观察，古人发现：太阳影子的变化与天气的冷暖有关系，也与果实的成熟有关。渐渐地古人总结出变化的规律：寒来暑往，春种秋收，冷暖变化一个周期是为一年。太阳的影子由最短变成最长，再变成最短。一个变化周期也是一年。影子最短时为夏至，最长时为冬至。影子长短取中，为春分（秋分）。

人类进入农耕文明后，为了准确判定粮食作物的播种和收获的时间，中国人发明了二十四节气，将一年分为24等份并加以命名。每个节气对应一个太阳在天空中的位置点。这个位置点与水平的夹角就是黄赤道的倾角。

数千年的人类文明，一直是以日月星辰在天空中的位置，来确定时间和方位的。人类所居住的地球是不动的，其他都处于从属地位。这就是地心说。古天文台上的浑天仪，就是观测日月星辰运行轨迹的仪器。（如图3）

图3

一年当中太阳的运行轨迹是在地球的南北回归线之间，即一个仰角为正负23.5度的范围之内。称为回归年。

公元1543年，波兰天文学家尼古拉-哥白尼（1473--1543）在《天球运行论》中，提出了太阳是宇宙的中心，地球是绕着太阳转的新观念。这就是日心说。

随着日心说的确立，太阳不动，地球就要动。为了对应黄道，人们设置了地球轴线偏转23.5度的地球仪。那么一年的定义也就变成了地球绕太阳转一圈，称为公转。

回过头来我们再看一年的节气与太阳的关系。

作为一个球体，地球旋转时是以南北向的地轴为转动轴，沿着赤道平面转动。地轴与赤道平面垂直，在三维坐标系里我们称为【Z轴】。

阳光直射地球赤道时，天文观测地球上日夜等长，称为春分或秋分。此时太阳与地球中心的连线同赤道平面重合。我们把这条线称为【X轴】。（如图4）

图4

当阳光直射南回归线时，太阳与地球中心的连线同赤道平面的夹角为23°26',称为冬至。地球上的人观察太阳开始向赤道回归。（如图5）

图5

当阳光直射北回归线时，太阳与地球中心的连线同赤道平面的夹角为-23°26',称为夏至。地球上的人观察太阳开始向赤道回归。（如图6）

图6

人们观察太阳位置的特点是什么呢？有三个特定点：北回归线、赤道、南回归线。

北回归线的定义是：太阳光直射北纬23°26'线上，此地正午时立杆无影。太阳光与地面垂直。从地球的球体来说，就是太阳中心与地球中心的连线，是几何学上的法线。由于地球一天自转一周，所以这一天的北回归线上都会出现这一现象，我们称之为夏至。

相对应的，南回归线上立杆无影的日子，称为冬至。

而阳光直射赤道的日子，一年当中有两个，即：春分和秋分。这两天的白天与黑夜时间等长。

附图为日-地关系图。

附图

图中：（7） 为地球春分（秋分）点。

（1） 为地球冬至点。夹角为23°26'。

（13）为地球夏至点。夹角为-23°26'。

将23°26'均分为六份，得到二十四节气中，每节对应的角度变化为3°54'.

从图中可以得出结论：

地球沿着轴线【Z轴】方向，相对于太阳这一原点，进行振动，其运行轨迹类似于单摆。

如果以地轴的北方为上，南方为下。其上止点在冬至23°26'。下止点在夏至-23°26'。

地球运行一年的位置点如下：

对于地面气温而言，太阳直射的增温作用非常明显。由于地面温度变化有一个热量积累的过程，所以与阳光直射的时间上有滞后性。农谚里讲：“夏至三庚数头伏”。也就是夏至以后是最热的。对应的，“冬至逢壬便数九”，冬至之后是最冷的。

按照中国的传统，把一年之始定在立春。一年分四季，春夏秋冬。每季三个月，共十二个月。每月两个节气，共二十四节气。周而复始，是为一年。

我们日历使用的一年，实际上是太阳历，也就是回归年。时间是365日5小时48分46秒。

天文学测定地球绕太阳旋转一圈，称为恒星年。时间是365日6小时09分10秒。两者相差20分24秒，称为岁差。

总结：

一年是由太阳与地球的相对位置决定的。且这个位置关系只与地球的轴线方向有关！

地球在三维空间里沿轴线【Z轴】运动。相对于太阳进行振动，振幅角度为23°26'。这种振动类似于单摆。即：地球沿地轴【Z】方向震荡一个周期，是为一年。与地球沿椭圆轨道，是否绕太阳一周无关。这一点，与人们传统的认知不同。

一管之见，望有识之士不吝赐教。