日行迹：太阳为什么在天空中画出一个8字

8字是怎样形成的

设想在上海固定的阳台，每隔一段时间都按同一个北京时间拍摄太阳，并保持相机位置和朝向不变。假如地轴不倾斜、地球又沿圆轨道匀速运行，在理想模型中，太阳每天会回到同一点。现实中则有两种叠加的变化：

• **赤纬变化。** 六月至日前后太阳位于天赤道以北约23.4°，十二月至日前后则在以南约23.4°。全年赤纬跨度接近47°，构成曲线的主要纵向伸展。
• **均时差变化。** 真太阳时相对于均匀时间有时提前、有时落后，同一个钟表时刻便对应略不同的太阳时角。由于差别只有十几分钟量级，曲线在这个方向上的宽度远小于其赤纬跨度。

将均时差与太阳赤纬配对绘图，可以得到标准的日行迹形状。把它投到当地天空或照片上时，朝向、倾斜和角度尺度还会受地点、所选时刻及投影方式影响，所以不能把照片中的“高度”处处机械地等同于赤纬跨度。

曲线的形状透露了什么

上下两个环并不一样大。 地球近日点在一月初附近，公转较快，轨道椭圆性与黄赤交角造成的均时差成分在一年中有时相互加强、有时部分抵消，因此形成不对称的两个环。在北半球常见的正午图中，冬半年对应的环较大。

日期点的间距不均匀。 两至附近，太阳赤纬变化很慢，连续日期的位置聚集；分点附近赤纬变化较快，日期点沿曲线移动得更明显。点间距因此能帮助读出太阳季节运动的节奏。

交点不就是春分和秋分。 曲线的交叉来自两天具有近似相同赤纬、相同均时差，通常在四月中旬和八月底附近，不能仅凭交叉位置认定太阳正在过天赤道。

在其他行星上，日行迹可能很不一样，取决于自转轴倾斜、轨道偏心率以及近日点在季节中的位置。在南半球和热带，日行迹投到当地天空后的朝向也不同；不是所有地点的正午曲线都位于南天。旧地球仪上有时把标准日行迹印在大洋空白处，作为读取太阳赤纬和均时差的图表，而不是那片海域独有的现象。

日晷与历史中的日行迹

人们在摄影发明前就能通过太阳影子认识这条曲线。某些日晷在正午线旁画出8字，以便把真太阳时与平太阳时对应起来；使用时必须按日期选择正确的分支，并确认仪器的经度修正和刻度定义。

历史建筑中也有利用小孔光斑沿地面子午线移动的计时与观测装置。它们与日晷体现了同一个思路：通过太阳的位置推知时间和季节。阅读中国历史日晷时，也应区分当地太阳时与现代北京时间。

Dennis di Cicco 于1978至1979年在美国完成著名的全年摄影日行迹，在同一张胶片上进行多次曝光。这个历史人物和地点属于摄影史本身，不需要为理解当地天空而改变。

怎样准备自己的全年拍摄

1. 固定地点和构图。 相机的空间位置、朝向与焦距都要保持一致。可以长期标记上海阳台或窗边的安全机位，先确认全年太阳轨迹不会超出画面。
2. 固定同一标准时刻。 不应每天追着真太阳正午拍摄，否则会消除想记录的时角偏移。在采用夏令时的旅行地点，需要换算到同一基础时间；不要在钟表调整后仍机械地按相同显示数字拍摄。
3. 使用适合相机的太阳滤镜。 滤镜应按设备要求牢固安装在镜头前方。不要无防护通过光学取景器看太阳，也不要拿普通墨镜或普通减光镜代替太阳观测滤镜。
4. 保持合理间隔。 通常每7至10天记录一次，已能看出轨迹。阴天可在邻近日期补拍，并保留实际拍摄时间，不要把补拍点伪装成原日期。
5. 另拍前景。 前景与太阳曝光通常需要分别处理。只有在安全条件和正确操作下才拆装滤镜，再合成最终图像，不要在设备无防护对准太阳时操作取景。

所选钟表时刻会改变曲线在天空中的位置：接近当地平太阳正午时通常较直立，上午和下午更倾斜。上海的具体画面不能照搬高纬地点的太阳高度。两至附近太阳每日位移较慢，适合测试构图与曝光，再迎接春秋附近变化较快的阶段。