許多攝影愛好者拍攝過這樣的照片：把照相機(jī)對準(zhǔn)選定的方向固定好，在一年中選取若干天，在這些天的同一時刻拍攝太陽，并在同一張底片上曝光。那么一年之后，就會發(fā)現(xiàn)太陽在天空中的軌跡形似一個“8”字。那么，從這樣一張照片能否知道拍攝的地理緯度和拍攝時間？北京天文館副研究員李鑒在《前沿科學(xué)》2015年第三期刊發(fā)文章《關(guān)于時差的幾個問題》，厘清關(guān)于時差的若干問題，并介紹了“日行跡”攝影圖的分析辦法。

　　時差是天文學(xué)中的重要概念，在改正日晷時間、精確計算太陽升落時間和白晝長度等方面都有十分重要的應(yīng)用。天文學(xué)上定義真太陽時角與平太陽時角之差為時差。所謂真太陽時是以真正的太陽為參考點確定的時間。古代的日晷所表示的時間就是真太陽時。但由于地球自轉(zhuǎn)同時還繞日公轉(zhuǎn)，而且公轉(zhuǎn)速度是不均勻，所以真太陽時在日常生活中應(yīng)用很不方便。天文學(xué)家引入一個天球上的假設(shè)點——平太陽，它在天球上以均勻的速度（公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)速度之和）運動。以平太陽為參考點確定的時間為平太陽時，即日常生活用的鐘和手表顯示的時間。

　　李鑒認(rèn)為，時差產(chǎn)生的原因是黃赤交角的存在和地球沿橢圓軌道繞日運動。由于真太陽的周年視運動是不均勻的，而平太陽的周年視運動是均勻的，所以時差η不是一個固定值。“有人將時差η分解為由黃赤交角和地球非勻速運動引起的兩部分，這種做法并不科學(xué)，忽視了兩者之間的相關(guān)性?！崩铊b說。

　　如果以時差為橫坐標(biāo)、太陽赤緯為縱坐標(biāo)，可以得到一張“8”字形的太陽軌跡圖，也叫做“赤緯-時差圖”。根據(jù)這張圖，就能知道日期與太陽位置的對應(yīng)關(guān)系?！?字形的最高點對應(yīng)太陽赤緯最大日，即夏至日，這天的時差數(shù)值約為1.7分鐘；最低點對應(yīng)太陽赤緯最小日，即冬至日，這天的時差數(shù)值約為-1.7分鐘。”李鑒指出，8字形的交叉點并不是春、秋分日，而是取決于地球公轉(zhuǎn)軌道的朝向。而0時差線不經(jīng)過時差-赤緯圖的交叉點，也并不經(jīng)過8字形的最高點和最低點，0時差的時刻分別出現(xiàn)在4月15日、6月13日、9月1日、12月25日。

　　了解照片中日行跡8字圖所包含的時差等天文概念后，只要通過簡單的測量和計算，就能求出拍攝地的地理緯度和拍攝時間?！蛾P(guān)于時差的幾個問題》一文中，李鑒給出了地理緯度與拍攝時間的計算方法。根據(jù)這一方法對幾幅不同日行軌跡作品的計算，確定這種方法獲得的緯度的精度在6%以內(nèi)，拍攝時間的精度在4%以內(nèi)?！斑@說明這個計算方法比較可靠，方便攝影創(chuàng)作者提前計算出拍攝時刻的全年太陽位置，方便取景和構(gòu)圖?！崩铊b說。