冬至刚刚过去，对于我们北半球来讲冬至是一年当中白天时间最短的一天 。冬至这一天我用手机上的天气软件中查了一下几个城市白天的时间长 。其中有一个非常有意思的发现 。
广州冬至这天白天时间是10小时40分钟，上海是10小时7分钟，济南是9小39分钟，北京是9小时20分钟，哈尔滨只有8小时40分钟 。
图示：北京冬至白天的日出和日落时间
从这几个城市冬至这一天白天的时间长来看，越是靠北边的城市，白天的时间越短 。特别是哈尔滨，白天的时间只有8小时40分钟，那也就意味着冬至这天哈尔滨的黑夜长达15个小时20分钟 。如果换成夏至这一天的话，各地又会变成了白天时间最长，晚上的时间最短了 。
但是朋友们有没有发现，不管是夏天的昼长夜短还是冬天的昼短夜长，一整天24小时是不变的 。地球的自转形成了白天和黑夜 。因此，夏天白天时间长和冬天晚上时间长不是因为地球转动快慢引起的 。地球自转也不会因为夏天变快，冬天变慢 。
那是什么原因引起的这种现象呢？这主要是由于地球自转轴的倾角引起的 。地球的自转轴和地球轨道面有一个66.5°的夹角 。正是由于这个夹角的存在，地球在围绕太阳公转的时候，太阳的光线的入射直角在南北纬23.5°之间来回移动 。地球上的一年四季就形成了 。
图示：地球自转轴和公转轨道面之间的夹角
我们来看一下夏季时的阳光照射到地球上的情况是怎样的吧？
夏至的时候，太阳光直射北半球的北回归线 。地球的北半球倾向于太阳 。我们就以绿色箭头所指的北纬40°这条纬线为例来讲解一下 。太阳光照射地球形成了白天和黑夜 。下图中阴影部分是地球上的黑夜，亮的一边是白天 。朋友们可以看看夏至的时候北纬40度纬线白天部分几乎占了三分之二 。也就是说北纬40度附近在夏至的时候白天时间长在16个小时左右 。如果再往北到了北纬66.5度的北极圈以内，这里整天都会在太阳的照射下，就出现了极昼现象 。那里的白天长达24小时，甚至更长 。
与此同时的南半球则是冬天，从图中可以看到，南纬40度纬线黑夜部分占到了大约三分之二，那里的，此时的南纬40度附近黑夜长达16个小时了 。而南极圈以内则是长达24小时的黑夜，甚至黑夜的时间更久 。
现在朋友们是不是明白了为什么夏天白天时间长，冬天黑夜时间长的原因了吧？这是有地球自转轴的倾角造成的 。

文章插图
这和地球转动快慢无关，而是由于地球自转轴的倾角所致，这同样也是地球上产生四季的原因 。
我们可以这样来想，所谓的白天时间和夜晚时间不一样，说白了就是一天24小时当中，能看见太阳的时长占多少，那么什么样的情况会导致每天太阳时长的不一样呢？我们发现，对于北半球而言，每年夏季的时候，太阳停留在天空的时长要比冬季长 。
首先我们知道地球和太阳由于引力的关系，二者围绕着共同质心环绕（这个质心位置在太阳内部），地球的公转周期为365天 。地球上时刻都分为明暗两面，主要由于地球自转的关系，这个明暗面所覆盖的部分也都时刻在变化着，因此我们可以想象，如果地球的赤道平面与黄道面完全重合，那么地球的明暗两面的边界平面就时刻与赤道垂直 。
如此一来，就会出现地球上任意地方的人，每天看到太阳在天空的时长都是一样的 。那怎样才能导致太阳时长的不一样呢？顺理成章，只要赤道与黄道面存在一个夹角即可（也即是自转轴的倾角）
于是就出现了一个情况，由于地球公转，太阳直射角也在移动，而它的移动则带来了地球四季的变迁，而每天白天黑夜时长的变化就是四季变迁的体现 。

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