回顾：地球自转一圈是一天吗？科学家：还真不是

我们寻找外星文明、宜居星球最重要的一点就是适宜的温度。地球存在生命的原因之一就是我们处于太阳系的宜居带中，然而大家常常忽略了一点，除了距离，地球自转也对温度的调节起到了极大的作用，没有自转、自转太快或太慢都无法诞生生命。

没有自转就没有你

地球同时也围着太阳转，太阳就像一盏“灯”，正对太阳为光明，背对为黑暗。自转给地球带来了昼夜交替，如果没有自转，我们会经历持续长达半年的白昼与持续长达半年的夜晚，这不单单是一睡就半年的问题。

打火机点着火，手迅速穿过，感受到些许温度，如果速度更快，连温暖都感觉不到。如果缓慢通过就会有一阵烤肉的香味扑鼻而来。地球就像架在烧烤架子上的肉，太阳就像篝火，必须不断的旋转，让肉的各处受热均匀，才不会烤糊。

• 如果没有自转，连续半年光照会使地表温度达到100度以上，背面的海水会结冰，蛋白质即使出现也只会失活，生命将无法诞生。

• 如果地球自转太慢，同样会出现上面温差大，温度过高与过低的问题，不转与慢转区别就是开大火爆炒，还是小火慢炖。

• 如果地球自转太快，温差会变小，地质活动会加剧，地震火山频繁，台风会增多，四季变化快，同样是炼狱。

因此日地距离要适中，自转速度也要适中，24小时为周期的昼夜交替就让我们很舒服。那么24小时是怎么来的，仅仅是因为地球自转吗？如果你与台灯保持静止，你原地打转，不是前面亮就是后背亮，然而地球与太阳并不像你和台灯一样相对静止。

太阳日

如果地球和太阳相对静止，地球在轨道X位置不动，原地转动，当地球上的A点再次对准左侧的太阳，地球将完成一圈自转。

在实际情况中，地球会从轨道上X处移动到轨道Y处进行公转，当地球仅仅只是完成一圈自转，A点再对准左侧时会发现太阳已经不在正左方位，而是左下方。地球还需要转动一个角度，A点才能与太阳“对视”，这个过程中地球总共转动了360°59′′，我们把这个以24小时为周期的日夜更替叫做太阳日。

太阳日的周期我们有很多种办法得到，例如在地面上立根棍，它的影子会发生角度与长短的变化，当影子处于最短的时候就是当地的正午，用我们总说的话就是：太阳最高的地方。这也是A

点正对太阳的时候，但并不代表时间是中午12点，只能说是地方时的12点。

我们总说北京时间，然而北京的正午（影子最短）也并非北京时间的12点。地球根据经线分为24个时区，北京为东经116.4°处于东八区中（东经112.5°到东经127.5°），东八的中心线为东经120°，我们手表与东经120°的地方时同步。常州市较为接近东经120°，所以北京时间也近乎于常州的地方时，而非北京的地方时。

早在战国之前，古人发明日晷来计时就是基于这个原理，不过日晷所显示的时间为地方时，例如新疆的日晷和北京的日晷肯定不同步。不过，我国区域内都是统一使用北京时间（东经120°地方时），而新疆处于东六区，地方时与东八区相差两个小时，也就是说东部地区天亮了，新疆需要两个小时以后才会亮，而下午放学后，东部的小朋友放学回家可以会动画城、大风车，而新疆的小朋友到家看到的是“地球”伴随着噔噔~噔噔的画面。

图：新疆晚上9点的天空

恒星日

地球真正自转一圈（360°）所用的时间为23小时56分04秒，称为恒星日。地球与太阳存在相对位移，因此我们不能把太阳作为参照物进行测量。

如果在封闭室内空间中，四面全是白墙，你转上几圈之后停下来，肯定分不清东西，如果在零重力的封闭空间中，可能连南北都找不到了。

茫茫宇宙各向同性，天体都在自顾自的移动，地球悬浮于其中同样很难辨别准确的方向，因此我们需要一个参照物来设定初始的方向。

宇宙中并不存在绝对静止的天体，也很难找到和地球相对静止的恒星或行星。不过我们可以找一颗足够远的恒星，虽然地球相对远星也在动，但地球自转一圈之后，原本相对于太阳需要补转59分的β角度会随着恒星距离的增大而减小，当对标的恒星距离足够大，需要补转的角度α就会小到忽略不计，那么我们就可以得到地球自转的真周期。

总结

（1）地球自转带来了日夜更替，适中的自转速度使地球的温差不会出现大幅度的变化，达到诞生生命的条件。

（2）地球公转，与太阳存在相对的位移，导致地球自转一圈之后无法达到完整的昼夜交替，需要再补转59分来弥补相对位移之后出现的角度偏差，因此24小时内地球自转的角度为360°59′′，接近于361°，这样的周期称为太阳日，我们根据不同的时区对地球上不同地方的时间进行划分。

（3）当我们以足够远的恒星为参照物，地球与恒星的相对位移可以忽略不计，如同宇宙中距离遥远的两个质点，我们就可以依此测算出地球真正自转一圈的周期为23小时56分04秒，我们称地球自转一圈的周期为恒星日。