在美國大部分地區，今年冬季異常溫和，尤其是對於居住在密西西比河以東地區的人們而言。不少人注意到，今年的春天似乎來得更早。當然，從氣象學意義上來說可能是這樣，但在 2012 年，從天文學意義上來說也將是如此，因為今年春季將迎來自 19 世紀末以來最早的到來：確切地說是 1896 年。
春分——春季的第一天——將於明天（3 月 20 日）格林威治標準時間 05:14 或美國東部夏令時凌晨 1:14 到來。更令人感興趣的是，對於山區和太平洋時區的人們來說，春分實際上將在今晚（3 月 19 日）到來。
天文學家將春分定義為太陽到達黃道（太陽在天空中的路徑）和天球赤道（地球赤道在天空中的投影）的兩個交點之一的時刻。其中一個交點位於室女座西部；太陽在 9 月 22 日或 23 日到達那裡，並看似從北向南穿過赤道，標誌著北半球秋季的開始。
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另一個交點位於雙魚座東部，太陽將於明天到達那裡。太陽現在正在向赤道以北移動，因此這是“春季”或春分。下週二格林威治標準時間 5:14，從位於斯里蘭卡科倫坡東南 757 英里（1,218 公里）的印度洋某點的角度來看，太陽將直接照射在赤道上。[地球的春分和夏至（資訊圖）]
為何如此之早？
現在這可能聽起來不真實。畢竟，當我們這些特定年齡段的人成長時，春季的第一天總是在 3 月 21 日，而不是 3 月 20 日，對嗎？現在突然之間，春天在 3 月 20 日到來，正如我們剛剛指出的那樣，對於某些地區來說甚至更早——3 月 19 日。
這是否前所未聞？如果您檢視統計資料，則不然。事實上，您是否知道在 20 世紀期間，3 月 21 日實際上是例外而不是規律？春分只在 20 世紀的 100 年中落在 3 月 21 日，其中大多數發生在 20 世紀初期和中期。然而，從 1981 年到 2102 年，美國人慶祝春季的開始都不會晚於 3 月 20 日。儘管如此，對於許多人來說，3 月 21 日仍然根深蒂固在我們的文化中，作為傳統的春季的第一天，即使自上次發生以來已經超過 30 年了。
季節日期每年可能不同的原因有幾個。
一年不是天數的整數，季節也不是。為了儘可能接近一年的精確長度，我們的格里高利曆被構建為給出對迴歸年的近似值，迴歸年是地球完成繞太陽一週軌道所需的實際時間長度。它消除了世紀年中不能被 400 整除的閏日，例如 1700 年、1800 年和 2100 年，以及可以被 4000 整除的千年年，例如 8000 年和 12000 年。
另一個原因是地球的橢圓軌道正在改變其相對於太陽的方向（它會傾斜），這導致地球的軸不斷指向不同的方向，稱為歲差。由於季節被定義為嚴格以 90 度間隔開始，因此這些位置變化會影響地球在其繞太陽軌道中到達每個 90 度位置的時間。
來自其他行星的引力也會影響地球在其軌道中的位置。
2012 年北半球當前的季節長度為
冬季： 88.994 天
春季： 92.758 天
夏季： 93.651 天
秋季 89.842
溫暖的春季和夏季加起來比寒冷的秋季和冬季長 7.573 天（對於溫暖天氣愛好者來說是個好訊息）。然而，春季目前每年縮短約一分鐘，冬季每年縮短約半分鐘。
夏季正在獲得從春季失去的一分鐘，秋季正在獲得從冬季失去的半分鐘。冬季是最短的天文季節，隨著其季節持續時間繼續縮短，預計到 3500 年左右將達到其最小值——88.71 天。
春分時不相等
圍繞春分的另一個複雜情況涉及晝夜時長。我們一直被教導，在春季和秋季的第一天，世界各地的晝夜時長正好相等，均為 12 小時。然而，如果您檢視美國海軍天文臺的計算結果或任何信譽良好的年曆中的日出/日落時間表，您會發現情況並非如此。事實上，在春分和秋分日，白天時長實際上比黑夜時長多幾分鐘。
以紐約市為例。如下表所示，晝夜相等不是在春分，而是在聖帕特里克節。
一個因素是日出和日落的時刻被認為是太陽的頂部而不是中心在地平線上的時候。僅此一點就足以使這些日子的日出和日落時間間隔略微超過 12 小時。太陽的視直徑大約等於半度。
但發生這種情況的主要原因可以歸因於我們的大氣層，它像透鏡一樣折射（彎曲）地平線邊緣上方的太陽光。
在美國海軍天文臺對日出和日落時間的計算中，通常使用 34 角分的折射角和 16 角分的太陽盤面半徑。換句話說，在日出時刻，太陽的幾何中心實際上在地平線以下 0.83 度。
或者，換句話說，當您觀看太陽在日出時從地平線上升起或在日落時降落到地平線以下時，您實際上是在看幻覺——太陽實際上不在那裡，而實際上在地平線以下！
因此，由於大氣折射，任何一天的白天時長都會增加大約六到七分鐘。
世界其他地區
對於歐洲來說，春季在 2007 年的 3 月 21 日開始。然而，那是直到 2102 年之前的最後一次。
對於更靠東的地方，例如東京（比英國格林威治時間早九個小時），從 2014 年到 2023 年（2014 年、2015 年、2018 年、2019 年等）的每四年中，春季將在 3 月 21 日到來兩次，然後在 2027 年到 2055 年的每四年中到來一次。但之後直到 2101 年才會再次到來。
喬·饒在紐約海登天文館擔任講師和客座講師。他為《紐約時報》和其他出版物撰寫關於天文學的文章，他還是紐約州威徹斯特新聞 12 臺的電視氣象學家。
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