学苑撰文

文、图：姚若韵（香港资优教育学苑学员）

 究竟一天有多少个小时呢？相信大部分人的答案都会是24小时。但事实真的如此吗？

为了探讨这个题目，我参加了香港资优教育学苑举办的天文学课程，并选择以「一天的长度」作为自选研究题目。

究竟一天有多长？

首先，我必须为一天的长度下定义。在天文学领域里，一天是指地球自转一周所需的时间。至于科学家，他们又怎样为一天作出定义呢？他们通常会选定夜空中的一个物体，计算它再次在夜空中出现在同一位置所需的时间，是为一天。我的研究跟科学家的类同，我选择测量遥远的恒星出现在同一位置所需的时间，以此定义为一天。

为了进行研究，我前往西贡大坳门拍摄了星轨照片。我在同一个地点连续拍摄了数百张照片，然后将所有照片迭在一起，营造星星围绕一个中心点移动的效果。透过计算星星在1小时内移动的距离，可以将该数值除以360 ，从而得出恒星在夜空中完成一次360度旋转所需的时间，也就是一天的长度。

出人意表的结果

在进行计算时，得出的结果令我相当惊讶：一天的长度竟然不是24小时，而是约为23小时56分钟， 较我们一直以为的24小时足足短了4分钟！何解？我们对于一天24小时的普遍认知岂不是错了？

答案揭晓了。原来，两个数值都是正确的，一天的长度会根据我们选择观察的星体而有所不同。如果选定来观察的星体是太阳，在地球完成一次完整的360度自转后，地球并非直接面向太阳。这是因为地球在自转的同时亦在环绕太阳公转，地球需要额外再多转一点点才能再次对准太阳。因此24小时是地球旋转360度加上额外角度所需的时间，也称之为「太阳日」。但是，若果选定遥远的恒星来衡量，我们只需计算地球旋转360度所需的时间，那就称为「恒星日」。由于自转与公转的交互关系，所以恒星日与太阳日的误差将近4分钟（3.9291884）也就是每一年会差一天。

所以下次当太阳在海平面上升起时，请记住按恒星日计算，你已经进入了新的一天中的4分钟了。

曾刊载于《星岛日报》小学校园报《阳光校园》（2024年3月）