Phương trình thời gian: vì sao trưa Mặt Trời không luôn là 12 giờ?

Ba loại thời gian

**Giờ Mặt Trời thật địa phương:** theo vị trí thực của Mặt Trời. Khi nó qua kinh tuyến trên là 12 giờ thật. Đồng hồ Mặt Trời đặt đúng có thể thể hiện thời gian này. Trong vùng nhiệt đới không mặc định lúc đó nó ở hướng nam.

Giờ Mặt Trời trung bình địa phương: dùng một Mặt Trời trung bình tưởng tượng chuyển đều. Nó gắn với kinh độ; đi thêm 1° về đông tương ứng đi trước khoảng bốn phút.

Giờ múi: một giờ chung cho cả khu vực. Việt Nam sử dụng UTC+07:00, tương ứng kinh tuyến tham chiếu 105° đông trong mô hình giờ trung bình. Hà Nội và Hạ Long ở phía đông kinh tuyến ấy, nên phần dịch do kinh độ làm trưa trung bình đến sớm hơn 12:00; hiệu ứng năm có thể cộng hoặc bù lại. Không cần tự gán số phút chính xác khi chưa chọn tọa độ.

Theo dấu dùng ở đây, phương trình thời gian bằng giờ thật trừ giờ trung bình: dương thì đồng hồ Mặt Trời đi trước, âm thì chậm. Một số tài liệu dùng dấu ngược, cần kiểm tra trước khi đối chiếu.

Vì sao Mặt Trời không chạy đều?

Nếu quỹ đạo tròn và trục không nghiêng, giờ thật và trung bình sẽ không có biến thiên loại này. Trái Đất thực có hai yếu tố.

Quỹ đạo elip: đầu tháng 1 gần Mặt Trời nên Trái Đất chuyển nhanh hơn, đầu tháng 7 xa hơn nên chậm. Phần đóng góp một chu kỳ mỗi năm có biên độ hơn 7,5 phút. Đây là tốc độ chuyển động, không phải nguyên nhân chính của mùa nóng lạnh.

**Độ nghiêng hoàng đạo:** Mặt Trời đi theo hoàng đạo nghiêng khoảng 23,4°, trong khi giờ dựa trên góc quay liên quan xích đạo trời. Hình chiếu sang xích kinh đổi không đều. Phần này có hai chu kỳ trong năm, biên độ gần mười phút. Hai sóng cộng lại tạo hai cực đại và hai cực tiểu không bằng nhau.

Đường biến thiên trong năm

Các mốc gần đúng, có thể lệch khoảng một ngày theo năm:

• Khoảng 11 tháng 2: gần −14 phút, trưa thật đến muộn hơn so với trung bình.
• Khoảng 15 tháng 4: qua 0.
• Khoảng 14 tháng 5: cực đại nhỏ gần +4 phút.
• Khoảng 13 tháng 6: qua 0.
• Khoảng 26 tháng 7: cực tiểu nhỏ hơn −6 phút một chút.
• Khoảng 1 tháng 9: qua 0.
• Khoảng 3 tháng 11: hơn +16 phút, trưa thật đến sớm hơn.
• Khoảng 25 tháng 12: qua 0.

Đây là quy mô năm Mặt Trời, không phải lịch báo chính xác một sự kiện tại Hà Nội. Về dài hạn, vị trí cận nhật và độ nghiêng cũng thay đổi chậm.

Trưa thật tại địa điểm Việt Nam

Hai phần dịch chồng lên nhau. Phần kinh độ cố định với địa điểm: phía đông kinh tuyến 105° gặp trưa trung bình sớm hơn, phía tây muộn hơn. Phần phương trình thời gian thay đổi theo ngày: đầu tháng 11 đẩy trưa thật sớm hơn, giữa tháng 2 đẩy muộn hơn.

Vì thế, dù cả Hà Nội và Hạ Long cùng một múi giờ, không thể coi giờ Mặt Trời thật giống hệt nhau. Một năm có thể thay hơn nửa giờ giữa các cực trị của phương trình thời gian mà đồng hồ dân dụng không đổi cách chạy. Nếu chọn vùng thế giới khác có giờ mùa hè, đó lại là phần dịch giờ hiển thị riêng; không áp quy tắc MEZ/MESZ của Đức vào Việt Nam.

Gặp hiệu ứng này ở đâu?

Đồng hồ Mặt Trời: muốn so với đồng hồ thường phải xét cả kinh độ và phương trình thời gian. Các bảng hiệu chỉnh hoặc hình số tám trên đường trưa giúp thực hiện việc đó.

Mọc lặn không đối xứng: khi trưa thật dịch trong khi độ dài ngày đổi chậm quanh chí, ngày lặn sớm nhất và mọc muộn nhất tách khỏi ngày ngắn nhất. Ngày cụ thể cần tính tại nơi, không lấy lịch mẫu châu Âu.

Lịch sử: trước giờ thống nhất, nhiều đô thị dùng giờ địa phương. Giao thông và liên lạc thúc đẩy giờ vùng. Việc thay quy ước đồng hồ không thay hình học của Mặt Trời hay phương trình thời gian.