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在天文學上,自轉周期是一個天體沿自轉軸自轉一周所需的時間。

1太陽系行星的自轉周期

水星 58.6462天 (58天 15.5088小時)
金星 243.0185天 (逆向旋轉)
地球 0.997268天 (23.9344 小時 / 86,164秒)
月球 27.321661天 (同步)
火星 1.025957天 (24.622962小時)
木星 0.413538021天 (9小時 55分 29.685秒)
土星 0.4440092592天 (10小時 39分 22.40000秒)
天王星 0.718333333天 (17小時 14分 24.00000秒, 逆向旋轉)
海王星 0.67125000天 (16小時 6分 36.000 00秒)
冥王星 6.387 d (6天 9小時 17.6分, 逆向旋轉)
例如,晝夜平分、晝夜更替、晝夜長短三者都是地球上所固有的自然現象,雖然都涉及到晝夜狀況,但成因卻各不相同。晝夜平分是一個靜止的概念,它不涉及地球的運動,而是由"地球是一個不透明的球體"這一地球特性所決定的。晝夜更替是一個動態的概念,主要是由地球自轉這一運動而產生的,因光源來自太陽,所以晝夜更替的周期就是一個太陽日,即24小時。晝夜長短變化是除赤道以外,其他緯度地區隨地球公轉而產生的周期性變化,形成原因是地球公轉過程中黃赤交角的存在。

2恆星日和真太陽日

自古以來,地球的運動很自然地給人們提供了計量時間的依據,給出兩種天然的時間單位,這就是日和年。「日」是指晝夜更替的周期,古時人們用圭表測日影的方法來測定日的長度,如某天正午太陽位於正南方時,表影最短,從這一時刻起算到第二天正午,太陽再次位於正南,表影最短的時間間隔就是一天,也就是一個真太陽日。
大家都知道地球自轉一周為一日。可是,怎麼才能確定地球已經轉了一圈呢?要回答這個問題,得講講恆星日、真太陽日、平太陽日。
連接一個地方正南正北兩點所得的直線為子午線,子午線和鉛垂線所決定的平面是正南正北方向的子午面。某地天文子午面兩次對向同一恆星的時間間隔叫做恆星日,恆星日是以恆星為參考的地球自轉周期。
如果把時間單位,定義為某地天文子午面兩次對向太陽圓面中心(即太陽圓面中心兩次上中天)的時間間隔,則這個時間單位就稱作真太陽日,簡稱真時,也叫視時。它是以太陽為參考的地球自轉周期。

3恆星日

恆星日總是比真太陽日要短一些。這是因為地球離恆星非常遙遠,遠到從恆星上看來,地球似乎是不動的,地球的公轉軌道相對於如此遙遠的距離已變作一個點了。從這些遙遠天體來的光線是平行的,無論地球處於公轉軌道上的哪一點,某地子午面兩次對向某星的時間間隔都沒有變化。比較起來,太陽離地球卻近多了,從地球上看,太陽沿黃道自西向東移動,一晝夜差不多移動1度。 對於某地子午面來說,當完成一個恆星日後,由於太陽已經移動,地球自轉也是自西向東,所以地球必須再轉過一個角度,太陽才再次過這個子午面,既完成了一個真太陽日。
恆星日只在天文工作中使用,實際生活中我們所用的「日」是指晝夜更替的周期,顯然更接近於真太陽日。根據真太陽日制定的時間系統稱為「真太陽時」。
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