學苑撰文

文、圖：姚若韻（香港資優教育學苑學員）

究竟一天有多少個小時呢？相信大部分人的答案都會是24小時。但事實真的如此嗎？

為了探討這個題目，我參加了香港資優教育學苑舉辦的天文學課程，並選擇以「一天的長度」作為自選研究題目。

究竟一天有多長？

首先，我必須為一天的長度下定義。在天文學領域裏，一天是指地球自轉一周所需的時間。至於科學家，他們又怎樣為一天作出定義呢？他們通常會選定夜空中的一個物體，計算它再次在夜空中出現在同一位置所需的時間，是為一天。我的研究跟科學家的類同，我選擇測量遙遠的恆星出現在同一位置所需的時間，以此定義為一天。

為了進行研究，我前往西貢大坳門拍攝了星軌照片。我在同一個地點連續拍攝了數百張照片，然後將所有照片疊在一起，營造星星圍繞一個中心點移動的效果。透過計算星星在1小時內移動的距離，可以將該數值除以360 ，從而得出恆星在夜空中完成一次360度旋轉所需的時間，也就是一天的長度。

出人意表的結果

在進行計算時，得出的結果令我相當驚訝：一天的長度竟然不是24小時，而是約為23小時56分鐘， 較我們一直以為的24小時足足短了4分鐘！何解？我們對於一天24小時的普遍認知豈不是錯了？

答案揭曉了。原來，兩個數值都是正確的，一天的長度會根據我們選擇觀察的星體而有所不同。如果選定來觀察的星體是太陽，在地球完成一次完整的360度自轉後，地球並非直接面向太陽。這是因為地球在自轉的同時亦在環繞太陽公轉，地球需要額外再多轉一點點才能再次對準太陽。因此24小時是地球旋轉360度加上額外角度所需的時間，也稱之為「太陽日」。但是，若果選定遙遠的恆星來衡量，我們只需計算地球旋轉360度所需的時間，那就稱為「恆星日」。由於自轉與公轉的交互關係，所以恆星日與太陽日的誤差將近4分鐘（3.9291884）也就是每一年會差一天。

當太陽在海平面上升起時，請記住按恆星日計算，你已經進入了新的一天中的4分鐘了。

曾刊載於《星島日報》小學校園報《陽光校園》（2024年3月）