地球四季形成最根本的原因我们前面已经讲过了,就是因为地球公转时是斜着身子的,这样一来,就在天球赤道面与黄道面之间有一个23°26′的夹角。正是这个夹角形成了地球的四季。现在我们来更加详细地分析之。
地球在绕日公转,如果从太阳上看地球,当然是地球在绕着它转,但如果从地球上看太阳,则是太阳在黄道上运动。如下图:
这个图中,中间的地球上与地轴垂直的有三条线,中间的一条是赤道、上下两边的分别是南、北回归线,外边的标着二分二至点的小圈就是太阳了。从图中可以看出来,在四个节气的位置上,太阳光的直射点是不同的:在春分点时直线赤道,在夏至点时直射北回归线,在秋分点时又直射赤道,在冬至点时直射南回归线。在冬至、夏至点旁边标注的23°26′就是黄赤交角,也是南、北回归线的纬度。
更精确地说,以一年为期,太阳是这样运动的:
我们从春分点开始说起。这时,太阳正位于赤道上空,也就是说它的直射点位于赤道上。此后,太阳按逆时针方向移动,对于地球而言,就是阳光的直射点逐渐北移,一直到夏至时,它移动到了北回归线,即北纬23°26′线。从这时候起,太阳的直射点停止北上,改为南下。又移动黄道的1/4圈后,到达秋分点,这时太阳光再次直射赤道。此后,直射点继续南下,又移动黄道的1/4圈后,到达南纬23°26′线,即南回归线。此后,直射点不再南下,又转而北上,直到回到赤道,这时已经又是春分点了。
如此,太阳在从春分到夏至,从夏至到秋分,从秋分到冬至,再从冬至到春分的过程中,完成了为期一周年的运行。年复一年地,太阳的直射点就这样往返于南回归线与北回归线之间。这种运动就是太阳的回归运动,太阳完成这样一次回归运动就是一个回归年。
这里要说明的是,上面的四个节气都是对我们所在的北半球而言的,南半球则相反,北半球的春分是南半球的秋分,北半球的冬至是南半球的夏至。
从上面也可以看出来,地球上有机会受到太阳光直射的地区是南、北纬23°26′线之间的地区,太阳直射点一到达这两条线,即不再继续往南或往北移,而是回转方向,这也是南、北回归线名字的由来。南、北回归线一年有太阳直射一次的机会,南、北回归线之间则每年有两次被太阳直射的机会。南回归线以南、北回归线以北的地区,则永远没有太阳直射的机会。
不过,在南、北纬23°26′线之外的地区也不是全都一个样,那里还有一个特别的地区,就是北纬66°34′以北和南纬66°34′以南的地区,这两个地区就是北极圈和南极圈了。
这两个地区最大的特点是,太阳光在这两个地区之内可以终日不落,形成一天24小时的“极昼”,同时也有一天24小时不见太阳的极夜。当春分时,在地球之最北的北极点开始出现极昼,随着太阳直射点的北移,极昼也开始南移,到夏至时,整个北极圈,即北纬66°34′线内都是太阳24小时不落的极昼,而整个南极圈,即南纬66°34′内都是终日没有太阳的极夜。此后,随着太阳直射点的转而南下,北极圈内的极昼开始北退,到秋分时,太阳再一次直射赤道,北极圈的极昼消失了,北极点的极夜随之开始,先是北极点,然后渐渐南移,当太阳直射点到达冬至点时,整个北极圈内终日24小时不见太阳,这就是极夜了。此后,太阳直射开始转而北上,极夜开始从北极圈内往北慢慢消退,直到春分。这时候,太阳再次直射赤道,北极点也从长达半年的茫茫极夜中苏醒,准备再次享受长达半年的极昼了。这时,太阳也正好完成了一年的旅程。
地球的这种运动也决定了地球的四季。
所谓四季,无非就是将一年时间划分成四段。为什么要划分成四段呢?就是因为在这四段中昼夜长短与气温高低显著不同。
就说我们中国大部分地区所在的地方吧,这里被称为中纬度地区,因为它们没有到回归线,隔北极圈也很远,纬度不高不低。
这一带也是四季交替最为明显的地区。
春天一到,开始还有些冷,但不久就会感觉白昼越来越长、黑夜越来越短、气温也越来越高,一派春暖花开、阳光明媚的大好景象。(www.daowen.com)
夏天一到,天气就从温暖变成了炎热,太阳终日火辣辣地炙烤着大地,出门就挥汗如雨。更要命的是,这时白天也格外地长,等到清凉的夜晚来临时,已经是晚上六七点以后了。
秋天一到,天气开始转凉,一天的白昼反而没有夜晚长了,万木萧萧,黄叶飘零,一派肃杀的气氛。
冬天一到,天气便由凉变成冷了,冷得人出门就得缩起脖子,连阳光都好像是冷的。这时候有阳光的白昼短得可怜,晚上四五点钟天就擦黑儿了。
这就是四季,这样的季节绝大部分中国人都体味过吧!它们就是由上面的原因形成的,这只要看它的特点就明了了。
上面是感觉上的四季,天文学上的四季则更为精确,它规定了四季明确的起止区间:
春季:从春分日到夏至日,长92或93天。
夏季:从夏至日到秋分日,长93或94天。
秋季:从秋分日到冬至日,长89或90天。
冬季:从冬至日到春分日,长88或89天。
联系起前面刚提过的北半球二分二至的起止日期,即春分是每年的3月21日,夏至是6月22日,秋分是9月23日,冬至是12月23日。我们就知道一年四季的起止日期了。当然,这些日子都是约数,并不是绝对精确的,但差异很小。
我们日常生活中哪会记得这么详细的春夏秋冬起止日期,因此在日常生活中流行的是一种四季的通俗版:每年的3至5月为春季,6至8月为夏季,9至11月为秋季,12月至翌年2月为冬季。
这四季的划分并不具有普遍的意义,它只对地球上既不太冷,也不太热的中纬度地区有意义。所谓中纬度,我们大体可以看成是北半球的北回归线以北至北极圈以南的地区加上南半球的南回归线以南至南极圈以北的地区。
至于两个极地地区和南、北回归线之间的地区,则四季不分明。南北两极圈之内的地区一年到头气候苦寒,只有短暂且只是不那么冷的夏天,春秋两季很不明显。南、北回归线之间的地区则一年四季艳阳高照,冬天可以穿裙子T恤,昼夜长短也差不太多,连花儿都可以四季常开,果实也可以四季常熟,堪称四季常夏。
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