地球运转与昼夜四季

　　我们知道，地球是在不停地运动的。它就象一只大陀螺，绕着自转轴不停地旋转，每转一周就是一天。自转产生了昼夜交替的现象，朝着太阳的一面是白天，背着太阳的一面是夜晚。地球自转的方向是自西向东的，所以我们看到日月星辰从东方升起逐渐向西方降落。
　　地球不但自转，同时也围绕太阳公转。地球绕太阳公转的速度为每秒29．79公里，绕太阳一周需要365天5时48分46秒，也就是一年，天文学上称之为回归年。地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆，它的长直径和短直径相差不大，可近似为正圆。太阳就在这个椭圆的一个焦点上，而焦点并不在椭圆的中心，因此地球离太阳的距离，就会时近时远。一月初，地球离太阳最近，为147，100，000公里，这一点叫做近日点。七月初地球离太阳最远，为152，100，000公里，这一点叫做远日点。事实上，当地球在近日点的时候，北半球为冬季，南半球为夏季；在远日点的时候，北半球为夏季，南半球为冬季。

　　由此可见，四季的变化与近日点和远日点并无关系，但与地球上某一平面的气温高低或者说与太阳光是直射还是斜射地球则是有关的。那么这种效果是怎么产生的呢？
　　我们来分析一下。假定有一束固定大小的光束，当他直射在某一平面时，他投射在该平面的光斑将是一个正圆，而斜射时，光斑将是一个椭圆，而且越斜椭圆越大。也就是说，斜射时同样多的光线照在了更大的面积上。我们可以理解为，光束斜射时光斑区的光线“稀”一些，直射时光斑区的光线“浓”一些。这就是太阳光直射的地方气温要高一些，而斜射的地方气温要低一些的原因。我们知道气温是决定季节的主要因素，所以我们不难理解太阳光直射的地方，将是夏季，而斜射得最厉害的地方将是冬季，这两者之间的地方则是春季或秋季。
　　那么四季的交替变化又是怎样形成的呢？这就与地球的倾斜有关了。由于地球自转轴与公转轨道平面斜交成约66°33′的倾角，因此，地球是倾斜着绕太阳旋转的，这就使得在地球绕太阳公转的一年中，有时地球北半球倾向太阳，有时南半球倾向太阳。总之太阳的直射点总是在南北回归线之间移动，也就是说，太阳光的直射是以赤道为中心，以南、北回归线为界限南北扫动的，每年一次，循环不断，从而形成了地球上一年四季，顺序交替的现象。

　　具体来说，当地球公转到3月21日左右的位置时，阳光直射在赤道上，这时北半球的阳光是斜射的，正是春季，南半球此时正是秋季。当地球转到6月22日左右的位置时，阳光直射在北回归线上，北半球便进入了夏季，而南半球正是冬季。当地球转到9月23日左右时，阳光又直射到赤道上，北半球进入秋季，南半球转为春季。当地球转到12月22日左右的位置时，阳光直射到南回归线上，南半球则进入夏季，而北半球进入冬季。接下来新一轮的四季交替又开始了，即又进入了新的一年。如此反复循环交替，便形成了一年四季的更替变化。
　　总之，由于地球的自转和公转运动，产生了地球上的昼夜交替、四季变化和五带（热带、南北温带和南北寒带）的区分。

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