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地球自轉造成了地表各處晝夜的交替。天文學上把晝半球和夜半球的分界線叫做晨昏線。晨昏線把所經過的緯線圈的晝弧和夜弧的兩部分。晝弧和夜弧的長度就決定了一個地方的晝夜長短變化。

晝夜變化的規律
形成晝夜長短變化的原因是地球的地軸是傾斜的以及地球在公轉,一直指向北極星附近。
地球在繞太陽公轉的過程中,地軸始終與軌道面傾斜成66度33分的夾角。由於地軸的傾斜,當地球處在軌道上不同位置時,地球表面不同地點的太陽高度是不同的。太陽高度大的時候,太陽直射,熱量集中,就好像正對著火爐一樣;而且太陽在空中經過的路徑長,日照時間長,晝長夜短,必然氣溫高,這就是夏季。反之,太陽高度小時,陽光斜射地面,熱量分散,相當於斜對著火爐;而且太陽在空中所經路徑短,日照時間短,晝短夜長,氣溫則低;由冬季到夏季,太陽高度由低變高。同樣道理,太陽高度的變化影響著晝夜的長短和溫度的高低,分別形成了秋季和春季。
由於地球永不停歇地側著身子,圍繞太陽運轉,這種冷暖便不停地交替著,從而形成了寒來暑往的四季。
在太陽照射下,地球被分為晝夜兩個半球:向太陽的半球是晝半球,背太陽的半球是夜半球。晝夜兩半球之間的分界線,被叫做晨昏線,是地球的一個大圓。晨昏圈經過的各地,正經歷著一天中的清晨或黃昏。那裡見到的太陽,正好位於東方或西方的地平上。
地球不僅在空間有晝夜半球之分,而且,由於地球的自轉和公轉,晝夜兩半球在時間上不斷地相互交替,使得各個地點時而位於晝半球,因而經歷著白晝;時而位於夜半球,因而經歷著黑夜。這叫做晝夜交替。晝夜交替的周期,就是通常所謂的1日,叫太陽日,它不同於恆星日。恆星日是單純的地球自轉的周期,而形成太陽日的,不僅是由於地球自轉,還包括地球的公轉,是二者的會合周期。
晝夜的長短,視晨昏圈分割緯線的情況而定。一般情形下,緯線被晨昏圈分割成兩部分:位於晝半球的部分叫晝弧;位於夜半球的部分叫夜弧。晝弧和夜弧的弧長,決定該地的晝長和夜長:弧長15°,摺合時間1小時。……
各地的晝夜長短,因晨昏圈隨太陽直射點的移動而發生變化:
當太陽直射點落在赤道(春秋二分)時,晨昏圈通過兩極(與經圈重合),等分所有緯線。因此,全球各地晝夜等長。
北至日,太陽直射點移至北回歸線,晨昏圈偏離兩極,與南、北極圈相切。這時,晝弧與夜弧的分割最為懸殊。如圖所示:北半球(太陽直射的半球)各緯度晝最長而夜最短;南半球相反。北半球的晝長和南半球的夜長,皆隨緯度增高而增大。到北極圈內,緯線全線是晝弧,晝長達24小時,「夕陽」連著「朝輝」,終日太陽不落,稱為極晝。在南極圈內,緯線全線位於夜半球,24小時漫漫長夜,終日不見太陽,稱為極夜。赤道是唯一保持晝夜等長的地方。從幾何上說,赤道和晨昏圈都是地球的大圓;兩個大圓相交,必相互等分。
南至日(北半球冬至日),太陽直射點移至南回歸線。這時,南北兩半球的晝夜長短分佈情形,與北至日相反。
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