太阳为什么画出 8 字形
Mark the Sun from one location at the same UTC time for 365 days and the dots refuse to form a circle. Earth's 23.4-degree tilt makes the tall loop; changing orbital speed pulls it sideways.
10¹¹ m · 1 AU（地球轨道） · D3 · 太阳位置
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每个工具都改变一个假设。试试另一个，看看会发生什么。
一台相机，同一时刻，一整年
两种运动形成太阳的 8 字形轨迹
如果地球轨道是圆形，且地轴没有倾斜，太阳每天在同一平太阳时都会回到同一点。图表说明了真实太阳为何画出不均匀的 8 字形。
建立可复现的观察
- 选择最近的城市预设，再将观察者移到你的位置。
- 选择一个 UTC 时间，使全年轨迹的大部分位于地平线上方。
- 切换到每月一个点，预览可操作的摄影计划。
- 选择交叉点和两端附近的日期，记录高度和方位角。
时钟变化时保持 UTC 固定
夏令时可能让当地时钟一夜之间变化一小时，太阳却不会随之跳动。固定 UTC 设置可使 365 个样本的采样时刻一致。如果按当地民用时间规划摄影，应逐日转换时间，并保持相机位置不变。
地轴倾斜产生南北运动
地球自转轴与轨道平面垂线约有 23.45° 的夹角。地球绕太阳公转时，太阳赤纬从六月约北纬 23.4° 变化到十二月约南纬 23.4°，这个摆动决定了太阳 8 字形轨迹的纵向跨度。在北纬 51.48° 的格林尼治，六月至日附近的正午太阳高度约为 62.0°，十二月至日附近则只有 15.1°。这些数值来自简单的正午关系：90° 减去纬度，再按太阳赤纬调整。
地轴倾斜还会影响真太阳时，因为太阳沿倾斜黄道的运动，在地球赤道上的投影并不均匀。即使轨道是圆形，现有倾角也会造成东西方向的时间偏移，但两瓣形状仍不会与真实太阳轨迹相同。
公转速度使两瓣大小不同
地球轨道偏心率约为 0.0167，虽小却不为零。地球在一月初近日点附近运动较快，在七月初远日点附近较慢，而时钟遵循一个匀速前进的假想平均太阳。真太阳时与平太阳时之差称为均时差。美国海军天文台指出，这种累积差异可达到约 16 分钟。在图表中，时间误差变成横向位移，因为四分钟约对应太阳转动一度。
将横向位移与赤纬摆动叠加，轨迹便出现自交。两种作用的峰值日期不同，因此一瓣比另一瓣更宽。
从三个纬度解读曲线
纵轴表示高度，地平线为 0°，头顶为 90°；横轴表示从正北顺时针计量的罗盘方位角。在格林尼治，曲线位于南方天空。在北纬 1.35° 的新加坡附近，太阳赤纬每年两次经过观察者纬度，因此太阳可接近天顶。在南纬 33.87° 的悉尼，正午曲线朝北，季节与欧洲相反。经度则决定哪个 UTC 时间会让曲线接近当地正午。
数据与方法
图表用 Jean Meeus 简化近似法计算 2025 年每天的一个视太阳位置：将黄经和黄赤交角转换为太阳赤纬，再结合观察者坐标与时角求得高度和方位角。均时差和昼长读数采用标准近似。模型不考虑大气折射、海拔、地形、建筑、天气和太阳视圆盘，因此低高度位置应在现场核查。
来源： 美国海军天文台：均时差, NASA 参考坐标系统指南，以及 NASA 地球数据表.
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太阳 8 字形轨迹常见问题
太阳的 8 字形轨迹如何形成？
地轴倾斜让太阳随季节向南北移动，而倾斜坐标系与公转速度变化使真太阳时产生东西偏移。将两种运动叠加，便得到不均匀的 8 字形。
地球 23.4° 的倾角起什么作用？
它带来太阳赤纬从约北纬 23.4° 到南纬 23.4° 的显著季节变化，让太阳在全年图表中升高和降低。
什么是均时差？
它是真实太阳对应的真太阳时与匀速运动的理想太阳对应的平太阳时之差。差值全年变化，可达到约 16 分钟。
能在一个地点拍摄太阳 8 字形轨迹吗？
可以，但必须保持相机与构图固定，每次曝光采用相同的平太阳时。使用合适的太阳滤镜，考虑夏令时变化，并预留天气造成的缺失。
为什么太阳 8 字形轨迹随纬度变化？
纬度会改变太阳高度，以及日行路径中高于地平线的部分。南北半球观察者面对天空的不同半边，而经度改变当地正午对应的 UTC 时间。
图表采用固定 UTC 时间。真实摄影序列还需要固定相机、安全太阳滤镜、晴朗天气和一致的当地时间转换。