什麼是「真太陽時與均時差計算器」?
這是一款通用的天文計算工具,可針對任一西曆年份、任一觀測者經度與標準時區偏移,算出全年每一天的兩項相關數值:均時差(平均太陽時與視太陽時之間的差值),以及太陽正午——也就是真實的太陽通過當地子午線時的時鐘時刻。它還會繪製出全年類似「8字曲線」(analemma)的均時差變化圖。預設值(東經135度、時區+9小時)對應的是日本標準時間(JST),但您可以自由輸入全球任何地點。
使用方法
先輸入年份(系統會自動判斷為365或366天),接著選擇表格與圖形的取樣間隔,然後填入您的經度(以十進位度數表示,東經為正、西經為負),以及相對於UTC的標準時區偏移小時數(東邊為正)。標題會顯示最接近年內第36天(約2月初)的取樣結果;完整的全年序列則繪製於下方。
公式說明
設年內第 \(n\) 天、全年共 \(N\) 天,則「年度分數角」為 $$\gamma = \frac{2\pi}{N}\,(n - 1)$$ 弧度。NOAA 的低精度均時差公式(單位:分鐘)為 $$\text{EoT} = 229.18\,(0.000075 + 0.001868\cos\gamma - 0.032077\sin\gamma - 0.014615\cos 2\gamma - 0.040849\sin 2\gamma)$$ 其中正值代表視太陽超前於平均太陽。在標準時鐘上的太陽正午為 $$12 + \left(\text{timeZone} - \frac{\text{longitude}}{15}\right) + \frac{\text{EoT}}{60}$$ 因為標準時區的中央子午線位於 \(15\cdot\text{timeZone}\) 度,且每15度經度相當於1小時。
實例計算
以2024年(閏年,\(N = 366\))、東經135度、時區+9、第 \(n = 36\) 天(2月5日)為例:$$\gamma = \frac{2\pi}{366}\cdot 35 = 0.60099 \text{ 弧度}$$ 得出 EoT 約為 \(-13.73\) 分鐘(視太陽落後於平均太陽)。太陽正午 $$= 12 + \left(9 - \frac{135}{15}\right) + \frac{-13.73}{60} = 12 + 0 - 0.2288 = 11.7712 \text{ 小時}$$ 約為標準時間 11:46:16——比時鐘正午(12:00)早了約14分鐘。
常見問題
為什麼一年中最早的日落不是發生在冬至? 因為均時差會讓太陽正午每天逐漸偏移,所以最早的日落(例如東京約在12月5日左右)會出現在冬至之前。
這個計算結果有多準確? NOAA 的近似公式誤差約在正負0.5分鐘之內——拿來繪製全年趨勢圖完全足夠,但不適合用於要求到秒的精密計時。
使用的是哪一種正負號慣例? 本工具顯示的均時差為「視太陽時減平均太陽時」(即常見的8字曲線繪法);若取其負值,則為「平均太陽時減視太陽時」的慣例。