为什么四季变化(为什么有四季变化现象?)

刚刚经历过长达一个月的梅雨季节的折磨，转眼就到了烈日炎炎的夏季，如同身上背了个烤炉，现在是十分想念秋高气爽的江南时节。可季节更替都是按规律来的，所以不得不躲在空调房，避过这个炎热的季节。那么季节更替的背后有啥玄机呢？且听我细细道来。

四季变化的大树

首先要从地球的运动说起。地球有自转和绕日公转两种基本运动。其中地球绕着地轴自转进而有了昼夜交替循环。另一种是地球以椭圆轨道绕着太阳旋转。地球距离太阳的平均距离约1.5亿千米。由于地球运动轨道不是标准的圆，所以一年中日地会有变化。每年大约在1月3日，地球距离太阳约1.473亿千米，处在一年中距太阳最近的位置，称为近日点；而在6个月后的7月4号，地球距太阳约1.521亿千米，是一年中距离太阳最远的位置，称为远日点。可能有人会觉得近日点，地球吸收太阳辐射能量多，应该会很热呀？但事实却是我们的一月份属于冬天——很冷，那么产生季节温度变化的原因是什么呢？

近日点、远日点示意图

小时候总听老人说：“夏天到了，天又长了”，到了冬天又会感叹道：“这一天真短”。其实，老人说的“天”指的是白昼的时长，这也说明从夏季到冬季，白昼的时长会发生变化。另外，从夏季到冬季，太阳的高度也会发生变化。例如，芝加哥的人见到中午太阳最高的月份是6月下旬，而在夏去秋来时，中午太阳的高度就会变低，每天太阳落山的时间就会变早。

北半球的春分、夏至、冬至同一时刻太阳，对太阳高度进行观测

太阳高度的变化会对地表吸收能量的多少产生影响，主要表现在两方面。第一，当太阳正好在头顶（角度为90度时），太阳的光线是最集中的也是最强的。而在较低的太阳角度时，光线照射面积变大，强度也就变低了。第二，太阳的高度决定太阳光线通过大气层路径的长短：当太阳正好在头顶，光线是以90度角穿过大气层，以最短路径到达地面，这个距离定义为一个大气厚度。而当光线以30度角进入大气时，到达地面的路径就增加一倍；当光线以5度角度进入大气层，到达前面所通过的路径将达到约11个大气厚度。经过大气的路径越长，太阳光被大气散射的程度就越大，这样到达地面的太阳光强度就会变弱。比如我们难以直视中午的太阳，却可以凝望落日。

太阳高度角示意图

但有一点是很重要，地球是球形的。因此，在某一天当中，只有一些特定的纬度地区可以接收到太阳光的垂直照射，当这个纬度随着地球自转而移动时，太阳光线照射的角度就会减小。因而，离可以接收垂直太阳光线照射的纬度越近的地方，中午太阳的高度角越大，也就可以接收到更集中的太阳辐射。总的来说，决定一个地方所接收的太阳能量多少，最重要的原因是太阳光线照射地面的角度变化和这一天的白昼时长。

不同维度地区，在同一天太阳高度（角）变化

那么是什么原因导致太阳高度角和昼长在一年中的变化呢？这种变化是因为地球相对于太阳的朝向在不停改变而引起的，地球的轴并不是垂直于它绕太阳运行轨道的平面，即所谓的黄道平面，大约与垂直角度倾斜23.5°，也就是说地球的轴是倾斜的。地球的轴不倾斜也就没了季节这个概念。因为地球的轴始终指向一个固定的方向（指向北极星），所以对于太阳光线而言，地球的轴是一直变化的。

地球与太阳相对位置关系图

例如上图中左侧，在6月的某一天，地球在其轨道上的位置是北半球以23.5°角倾斜朝着太阳，而在12月份，地球运行到了轨道的另一边，此时北半球又以23.5°的倾角背离太阳。而在这两个极端情况之间的日子，地球相对于太阳光线的倾角都小于23.5°角。正是这种朝向倾角的变化，地球上太阳可以垂直照射到的点一年中在南北纬23.5°之间移动。也正是这一原因，使得地球上许多地方一年中正午太阳高度的变化可达47°之多。例如，六月份太阳垂直照射点达到最北位置时，像纽约这样的中纬度地区的城市，中午的太阳高度角最高为73.5度。而六个月后太阳高度角最低只有26.5°

地球上的经纬度划分

那么根据一年中太阳直射光线在南北半球的移动，就可以知道季节的由来。对于季节来说，每年有四个特别重要的日子：6月21日或22日，太阳光线直射在北纬23.5°，这个纬度称为北回归线，见上图。对于居住在北半球的人们来说，这一天就是夏至。也是天文学上夏天的第一天。而12月21日或22日，地球位于其绕日轨道的另一端，而此时太阳光线又直射在南纬23.5°，这一纬度称为南回归线，北半球的人将这一天称为冬季（吃饺子），也就是冬天的第一天，而南半球却是夏至。除了夏冬至，我们还会有春秋分。每年的9月22日或23日，是北半球的秋分点，3月21日或22日，则是北半球的春分点。在这几天，太阳光均直射在赤道上（0纬度地区），因为此时的地球既不朝着太阳也不背离太阳。昼夜时长也是由地球相对于太阳光线的位置决定的。6月21日，北半球的夏至这天的白天时长远大于夜晚的时长。而12月的冬至，北半球的夜晚时长将大于白天时长。例如，位于北纬40°的纽约，夏至日的白天时长有15个小时，而冬至日白天只有9个小时。而且在6月21日，向北纬度越高的地区，白昼越长，当达到北极圈，昼长就是24小时，而此时南半球正好相反。这也就是时差的由来。

北半球夏至光照图

现在我们应该知道为什么中纬度地区的夏季最热了，因为在这段时间，太阳照射时间最长，太阳高度角最高。而这些季节反过来又会导致地球上除热带以外大多数地区温度的逐月变化。另外要注意到，同一纬度地点，太阳的高度角和昼长是完全相同的。

以上就是关于季节的由来，希望各位看完能够有所收获，感谢哦！