世界地理第7篇：晝夜長短和四季更替

世界地理第1篇：地球自轉和晝夜先後

世界地理第2篇：地方時差和時區時差

世界地理第3篇：夏令時和實行夏令時國家

世界地理第4篇：據代表性地區區時推算全球時差

世界地理第6篇：地球公轉和太陽直射點的回歸運動

一.晝夜長短的原因

一個地區白晝的的時間加上黑夜的時間等於24小時，其中白晝的時間等於這個地區從晨線自轉到昏線的時間。

如果沒有黃赤交角的存在，黃道和赤道在一個平面上，晨昏線所在平面就垂直赤道，那麼地球上任何一點從晨線轉到昏線的時間都剛好是半天，也就是12小時。

有了黃赤交角後，當太陽直射北半球的時候，北半球上的地區就會更早的越過晨線，更遲的到達昏線。

太陽直射點的回歸運動，也就是黃赤交角的存在，導致了晝長夜短，或者晝短夜長。

二.晝長夜短的計算

一個地區白晝的時間，等於該地區從晨線自轉到昏線的時間。

計算上等於該地區緯度線中的晨線到昏線段（也叫晝弧，與之相應的是夜弧）除於整個緯度線長度，然後乘以24，就是白晝的時長。

也等於晝弧的弧度處於180°乘以24小時。

由此可以得出，春分到秋分北半球是晝長夜短，緯度越高，白晝越長，南半球是夜長晝短；秋分到春分北半球是夜長晝短，緯度越高，夜晚越長，南半球是晝長夜短。

赤道由於一直都是晝弧等於夜弧，所以白天和黑夜一直都是12小時。

三.極晝極夜及其範圍

由上面的公式可以得知，當一個地區緯度線全是晝弧的時候，那麼就是極晝，一個地區緯度線全是夜弧，就是極夜。

當太陽直射北半球的時候，北半球高緯度地區會出現極晝，南半球高緯度地區會出現極夜。

出現極晝和極夜的地區範圍是極圈到極點，也就是緯度66°34′到緯度90°的範圍，具體範圍等於90°減去直射點所在緯度到極點範圍內。

四.正午太陽高度和四季更替

首先明確季節的內涵，季節的本質是一個地區的溫度為代表的屬性變化。

而一個地區的溫度根本上取決於該地區受到的太陽輻射水平。

1.正午太陽高度

而代表一個地區所受太陽輻射水平的核心指標是正午太陽高度。

這裡的高度，是太陽光線和照射點地平面之間的夾角。

這裡的正午不是指的時區12點，是一個地區白天的中間，也就是地方時的12點。

正午太陽高度，是一天白晝之中太陽光線和照射點地平面之間的夾角的意思。

正午太陽高度最高90°，直射點也集中在回歸區，正午太陽高度最低是0°，是極地所在地。

正午太陽高度越高，輻射強度越大（很容易想像，一個等垂直照射你和平行照射你，你那個感受強烈一些），也就越熱，所以南北極很冷，包括赤道在內的回歸區很熱。

2.正午太陽高度的計算

同一時刻，正午太陽高度由太陽直射點南北遞減。

在計算上等於90°減去你所在地和太陽折射點所在地之間的緯度絕對差值。

3.四季更替

如果沒有黃赤交角的存在，太陽直射點不會移動，一個地區常年正午太陽高度不變，就不存在季節更替。

因為黃赤交角的存在和地球公轉，導致正午太陽高度的變化，進而導致季節更替。

春分到秋分，直射點在北半球，北半球正午太陽高度較大，受到更多輻射，秋分到春分，直射點在南半球，南半球正午太陽高度較大，受到更多輻射。

據此，北半球一般把345是春季，678夏季，91011秋季，1212冬季，南半球相反。