由于地球運(yùn)動的特征，決定了太陽輻射能量在地球上的緯度分布和季節(jié)變化，從而決定了地球上的五帶和四季，地球的運(yùn)動是非常復(fù)雜的，它是多種形式運(yùn)動的綜合。這篇文章寫的主要是對于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的地理意義做出解析。
一、晝夜、四季和五帶
生活在溫帶地區(qū)的人，都有這樣的感覺，春季溫暖，夏季炎熱，秋季涼爽，冬季寒冷。四季指的就是地球上春、夏、秋、冬的季節(jié)變化。常識告訴我們，地球上不同緯度的地區(qū)，冷暖狀況是不同的。通常緯度愈低，愈炎熱;反之，緯度愈高，愈寒冷。五帶指的就是地球上隨緯度的不同，而劃分出的熱量帶。
四季和五帶的明顯特征是溫度的差異。溫度的高低是由接收太陽輻射能量的多少決定的。而地球上某地點(diǎn)接收太陽輻射能量的多少有三個主要的影響因素：一是日地距離的變化;二是日照時間的長短，也就是晝長的變化;三是太陽照射方向，即太陽相對于某地點(diǎn)的高度角。這三個因素中，日地距離的變化是全球性的因素，即全球接受太陽輻射能量的多少隨日地距離的變化而改變。根據(jù)計(jì)算，得出地球在近日點(diǎn)時獲得的太陽輻射能量比在遠(yuǎn)日點(diǎn)時約多6.9%，而地球在近日點(diǎn)時，北半球正是最寒冷的時期，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時，正是最炎熱的時期。南半球相反。可見，日地距離的變化對四季的形成并不起決定性的作用。當(dāng)?shù)厍蛱幱诮拯c(diǎn)時，北半球是冬半年，可以減弱其寒冷程度，而此時南半球正是夏半年，可以增加其炎熱程度;當(dāng)?shù)厍蛱幱谶h(yuǎn)日點(diǎn)時，北半球是夏半年，可以減弱其炎熱程度，南半球是冬半年，可以增加其寒冷程度。由此可見，日地距離的變化對于四季的形成意義不大，它只在很小的程度上減弱了北半球的炎熱和寒冷程度，而增強(qiáng)了南半球的炎熱和寒冷程度。
二、太陽回歸運(yùn)動
地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)有兩個突出的特征，一是地軸相對于黃道面是傾斜的，即存在著一個23°26′的黃赤交角，這個角度值是相對不變的;二是地軸的傾斜方向在較長時期內(nèi)是不變的，特別是在以年為單位的時間內(nèi)，地軸有個穩(wěn)定不變的傾斜方向，即地軸的空間指向保持相對不變，北極總是指向北極星附近的。
地球的運(yùn)動在天球上，表現(xiàn)為太陽在黃道上的周年視運(yùn)動。所以，在黃道上看太陽的周年運(yùn)動是永遠(yuǎn)向前的，即只有太陽黃經(jīng)的改變。但是，在天赤道上看，由于黃赤交角的存在，太陽的周年視運(yùn)動則表現(xiàn)為太陽對于天赤道的往返穿越運(yùn)動。即天球上的太陽，半年在天赤道以北，半年在天赤道以南;半年向北運(yùn)行，半年向南運(yùn)行。太陽的這種周期運(yùn)動是太陽周年視運(yùn)動的一個側(cè)面，稱為太陽的回歸運(yùn)動。
因?yàn)樘柕囊淮位貧w運(yùn)動是以太陽連續(xù)兩次經(jīng)過春分點(diǎn)為標(biāo)志的，所以，回歸年就是太陽回歸運(yùn)動的周期。
三、太陽赤緯的周年變化
太陽的回歸運(yùn)動表現(xiàn)為太陽赤緯的周年變化。當(dāng)太陽在天赤道以北的黃道上運(yùn)動時，太陽赤緯值為正值，即從北半球的春分到秋分期間，太陽赤緯值大于0°;當(dāng)太陽在天赤道以南的黃道上運(yùn)行時，太陽赤緯值為負(fù)值，即從北半球的秋分到次年春分期間，太陽赤緯值小于0°。當(dāng)太陽由南向北運(yùn)行時，即從北半球的冬至到次年夏至期間，太陽赤緯值逐漸增大;當(dāng)太陽由北向南運(yùn)行時，即從北半球的夏至到冬至期間，太陽赤緯值逐漸減小。從定量的角度來講，太陽視位置在春分點(diǎn)時，赤緯為0°;在此之后，太陽視位置移向天赤道以北，其赤緯值則不斷增大，當(dāng)移到赤緯值是+23°26′時，即為夏至點(diǎn)，此時是太陽視位置赤緯的最大值;爾后，太陽視位置向南移動，赤緯值又逐漸減少，赤緯值減小為0°時，即為秋分點(diǎn);太陽繼續(xù)向南運(yùn)動，赤緯變?yōu)樨?fù)值，當(dāng)移動到赤緯值為-23°26′時，即為冬至點(diǎn)，太陽視位置赤緯達(dá)到最小值，從這以后，太陽返回向北移動，赤緯逐漸增大，最后回到春分點(diǎn)，赤緯又為0°。這樣，太陽就完成了一次以一年為周期的運(yùn)行。由于太陽周年視運(yùn)動，年復(fù)一年，太陽視位置循環(huán)往復(fù)于冬至點(diǎn)到夏至點(diǎn)之間，即太陽的赤緯變化于(+23°26′)～(-23°26′)之間。太陽赤緯的變化周期同太陽的回歸運(yùn)動周期相同，即都是回歸年。
太陽的視位置由春分點(diǎn)經(jīng)夏至點(diǎn)到秋分點(diǎn)，太陽赤緯變化在0°～+23°26′～0°的范圍內(nèi)，是北半球的夏半年;太陽的視位置由秋分點(diǎn)經(jīng)冬至點(diǎn)到春分點(diǎn)，太陽赤緯變化在0°～(-23°26′)～0°的范圍內(nèi)，是北半球的冬半年。由此可見，地球運(yùn)動導(dǎo)致的太陽回歸運(yùn)動是形成四季交替的最根本原因。
四.太陽直射點(diǎn)的周年變化
太陽的回歸運(yùn)動，直觀地反映在地球上，就是太陽直射點(diǎn)在赤道南北兩側(cè)的周年性往返運(yùn)動。
太陽直射點(diǎn)就是太陽光垂直照射在地表上的點(diǎn)。當(dāng)太陽直射時，太陽位于該地點(diǎn)的天頂位置。因?yàn)樘柡偷厍蚨际乔蝮w，只有太陽中心與地球中心的連線與地球表面相交的那一點(diǎn)，太陽光才是垂直照射的。因此，在任何時刻，太陽直射點(diǎn)只有一點(diǎn)。地球在持續(xù)地自轉(zhuǎn)，太陽直射點(diǎn)也就隨之不斷移動。由于太陽赤緯在短時間內(nèi)不會有太大的改變，在一天的時間里可以認(rèn)為是一個固定的常數(shù)。所以可以認(rèn)為，在一天的時間里，太陽直射點(diǎn)基本上是沿著同一條緯線移動的。這樣，隨著太陽在天球上的回歸運(yùn)動，太陽直射點(diǎn)也就在地球赤道南北兩側(cè)來回移動，即半年在赤道以北，半年在赤道以南;半年在向南移動，半年在向北移動。
太陽直射點(diǎn)在地表的移動有一個規(guī)律，即太陽直射點(diǎn)的地理緯度總是與太陽赤緯數(shù)值相對應(yīng)。當(dāng)太陽赤緯為正值時，則太陽直射點(diǎn)位于北半球，其地理緯度與太陽赤緯值相等;當(dāng)太陽赤緯為負(fù)值時，則太陽直射點(diǎn)位于南半球，其地理緯度與太陽赤緯的絕對值相等。例如，當(dāng)太陽赤緯為15°時，太陽直射點(diǎn)的緯度是北緯15°;當(dāng)太陽赤緯為-15°時，太陽直射點(diǎn)的緯度則在南緯15°。
太陽赤緯之所以與太陽直射點(diǎn)的地理緯度相對應(yīng)，原因在于：地球上某地天頂?shù)某嗑暤扔诋?dāng)?shù)氐牡乩砭暥取．?dāng)太陽直射某地時，則說明太陽一定位于該地的天頂處，也就是說，此時該地的天頂?shù)某嗑暭词谴藭r太陽的赤緯。又知道，某地天頂?shù)某嗑暫偷乩砭暥榷嫉扔谔鞓O的高度。所以，當(dāng)太陽直射某地時，太陽的赤緯與該地的地理緯度是相等。以上的論證是以北半球?yàn)槔模谀习肭蜻@種關(guān)系仍是成立的，只不過要考慮到赤緯的正負(fù)號，即太陽直射在南半球，當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥扰c太陽赤緯的絕對值是相等的。
太陽赤緯變化于(+23°26′)～(-23°26′)之間，所以，太陽直射點(diǎn)的變化范圍在北緯23°26′。到南緯23°26′之間。也就是說，在太陽的回歸運(yùn)動中，太陽在地球上直射的最北界是北緯23°26′，最南界是南緯23°26′。因此，人們規(guī)定，北緯23°26′是北回歸線，南緯23°26′是南回歸線。
五、晝夜長短
日照時間的長短是地球上冷熱變化的一個重要因素。某地日照時間長，就意味著可以接收較多的太陽輻射能量，就會熱一些，反之則要冷一些。決定日照時間長短的主要因素是晝夜的長短變化。
1.晨昏圈和晝夜交替
地球是個非透明的球體，陽光只能照亮它的一半。陽光照射的半球?yàn)闀儼肭颍摪肭蛱幱诎讜儬顟B(tài);背著太陽的半球?yàn)橐拱肭�，該半球處于黑夜�(fàn)顟B(tài)。隨著地球自轉(zhuǎn)，晝半球和夜半球的分界線在地表不斷地移動著。從夜半球到晝半球的晝夜界線為晨線;從晝半球到夜半球的晝夜界線為昏線。晨線和昏線都是半圓弧，二者構(gòu)成地球上的一個大圓，叫做晨昏圈。由于地球的自轉(zhuǎn)，晨昏圈通過的地方，就是該地一天中的早晨或黃昏。晝半球和夜半球是不斷相互交替出現(xiàn)的，這種現(xiàn)象稱為晝夜交替。
2.晝夜長短的計(jì)量
晨昏圈一般都把地球的緯線分成兩部分，即兩個弧段。位于晝半球的那段緯線，稱為晝弧;位于夜半球的那段緯線，稱為夜弧。晝弧和夜弧的相對長度，決定著某緯線上各點(diǎn)的晝夜長短若晝弧長于夜弧，則晝長夜短;若夜弧長于晝弧，則晝短夜長;若晝弧等于夜弧，則晝夜等長。
3.晝夜長短的緯度變化
當(dāng)半晝長和晝長均為0，該日當(dāng)?shù)?4小時都是黑夜。這種夜長持續(xù)24小時的現(xiàn)象，稱為極夜。
一般情況下，極晝、極夜現(xiàn)象都是發(fā)生在一定區(qū)域范圍內(nèi)的現(xiàn)象，而不僅僅是某一條緯線上的現(xiàn)象。因?yàn)樘柍嗑暤淖兓秶鸀?23°26′～+23°26′，所以出現(xiàn)極晝極夜現(xiàn)象的緯度范圍為北緯66°34′至北極，和南緯66°34′至南極。我們把北緯66°34′和南緯66°34′的緯線分別稱為北極圈和南極圈。另外，雖然北極圈以北和南極圈以南的范圍內(nèi)，都有極晝、極夜現(xiàn)象，但是情況還是有所不同。在極圈上，一年內(nèi)極晝、極夜現(xiàn)象的日數(shù)分別只有1天(24小時)，隨著緯度的增高，極晝、極夜現(xiàn)象的日數(shù)將增多，在地球兩極，除二分日太陽在地平圈上周日視運(yùn)動之外，一年皆處于極晝和極夜之中，即半年極晝，半年極夜。
由此可見，隨緯度的增加，晝夜長短的變化越來越大，即晝長年較差隨緯度的增加而增大。在赤道上，晝夜終年等長，晝長年較差為0，到南北極圈上發(fā)展到了極端，最長晝達(dá)24小時，最短晝僅為0，晝長年較差達(dá)24小時。北極圈以北和南極圈以南，極晝極夜的日數(shù)，隨緯度的增加而增多，到了極地達(dá)到最大值。但是，不論在哪個緯度，當(dāng)?shù)氐娜昶骄鶗冮L和平均夜長都是相等的，都是12小時。
4.晝夜長短的季節(jié)變化
在同一地點(diǎn)，緯度是個常數(shù)。因此，晝夜長短隨季節(jié)的不同而改變。這種情況在中高緯地區(qū)更為明顯，中緯地區(qū)的人們總結(jié)出這樣的諺語：“長五月，短十月，不長不短二八月”。這里所說的月份是指我國的農(nóng)歷而言。而這種情況在赤道上是不存在的，赤道上始終是晝夜等長。
晝夜長短是以回歸年為周期隨著季節(jié)有規(guī)律地變化著，造成晝夜長短變化的直接原因是，太陽直射點(diǎn)在南北回歸線之間周期性的移動，而這種移動是因?yàn)樘柍嗑?δ)在-23°26′～+23°26′之間，呈周期性地變化，也就是太陽的回歸運(yùn)動造成的。
5.影響晝夜長短的其它因素
關(guān)于晝夜長短的緯度分布和季節(jié)變化，是一種理論上的結(jié)論，它是在“理想狀況下”的產(chǎn)物，即地球是個正球體、太陽光線是平行光、地表沒有大氣對于太陽光的折射作用，并且地表各地點(diǎn)無海拔高度的差異，晝長以太陽中心升落地平的時間來計(jì)算等。事實(shí)上，晝夜長短還受許多其它因素的影響。其中，以下兩個因素是必須考慮的：
第一，太陽的視半徑。在天球上，太陽不是一個點(diǎn)，而是一個圓面，它的視半徑大約是16′。所以，實(shí)際上日出時，視太陽中心并未在東方地平圈上，日沒時，視太陽中心也并未在西方地平圈上，都是位于地平以下16′。因此，實(shí)際上以太陽邊緣出地平和落地平而得到的晝長，要比以視太陽中心為參考點(diǎn)而計(jì)算的晝長要長一些。
第二，地球大氣的折射作用。地球周圍存在著一層很厚的大氣，由于大氣的折射作用，當(dāng)視太陽中心位于地平圈上時，實(shí)際上，太陽中心卻位于地平線以下34′。
所以當(dāng)我們看到太陽的上邊緣與地平線相切時，即日出和日沒的瞬間，太陽的中心實(shí)際上位于地平線以下50′處。
因此，實(shí)際上地球上的晨昏圈并非一個大圓，無論在什么季節(jié)，晨昏圈都不會以地心為圓心，晝半球向四周擴(kuò)大了50′，夜半球相對縮小50′。晝長在全球加長，夜長則縮短。赤道上終年晝夜等長的現(xiàn)象也就不存在了。南北兩極極晝的范圍都有所擴(kuò)大，極夜的范圍均有所縮小，極晝的日期多于極夜的日期。又由于地球公轉(zhuǎn)速度的不等，當(dāng)北半球處于夏半年時，地球公轉(zhuǎn)速度較慢，處于冬半年時，公轉(zhuǎn)速度較快;南半球正相反。所以，北半球的極晝?nèi)掌诙嘤谀习肭�，極夜日期少于南半球。
另外，晝夜長短還受局部性的因素影響。例如，地勢的高低，站在高山上，能早些見到日出，較晚見到日沒，所以高山上的白晝長于同緯度的平地。
由此可見，太陽直射點(diǎn)在地球表面的南北緯23°26′之間的移動，是太陽赤緯周年變化的直接結(jié)果，它們又都是太陽的回歸運(yùn)動的反映。
六、太陽高度
地表獲得太陽輻射能量的多少，與晝夜長短關(guān)系密切。但是，日照時間的長短不是影響地表獲得太陽輻射能量多少的唯一決定性因素，而太陽的照射方向影響更顯著。因?yàn)�，一束太陽光，垂直照射地面，單位面積上獲得的太陽能就多;而斜射地面時，被照射的面積擴(kuò)大了，而單位面積上獲得的太陽能減少了。例如，在極地處于極晝時，終日有太陽的照耀，日照時間可謂最長，但是那里的溫度仍然低于中低緯地帶。這是因?yàn)樘柟饩�與地各夾角太小，影響了地面上單位面積獲得的太陽能。因此，太陽的照射方向是四季和五帶形成的重要因素。而太陽照射方向的變化的直觀表現(xiàn)，就是太陽高度的變化。
1.太陽高度的計(jì)量
高度是地平坐標(biāo)系中的緯度，太陽高度就是太陽在天球上相對于當(dāng)時當(dāng)?shù)氐牡仄饺Φ母叨冉�。在觀測時，就是太陽在當(dāng)時相對于觀測者的仰角。如果太陽高度是90°，則太陽光線直射頭頂，太陽位于天頂?shù)奈恢?如果太陽高度是0°，則太陽光線平行于地面，太陽位于地平圈上。
太陽高度的大小取決于三個因素：一是季節(jié)因素;二是地理緯度;三是太陽時角，也就是一天中的什么時刻。已知這三個值，就可以算出某地點(diǎn)任何時刻的太陽高度值。我們知道，太陽高度在一日內(nèi)是變化的，太陽出沒地平時的高度都是0°。出地平以后，高度增大，到了正午時，太陽上中天，此時高度最大，稱為正午太陽高度;午后，太陽高度逐漸減小。太陽高度的這種變化不受緯度和季節(jié)的制約。正午太陽高度，對于四季和五帶的形成具有深刻的意義，它的變化是地表溫度呈季節(jié)變化的決定性因素。
2.太陽高度的緯度變化和季節(jié)變化
太陽高度，在太陽直射的緯度上為90°，從這里開始，向南向北同時降低。某地的緯度與直射點(diǎn)的緯度相差多少度，則太陽高度也就降低多少度。例如，當(dāng)太陽直射在北緯20°的時候，北緯40°的太陽高度，比北緯20°減少40°—20°，為90°—20°，即70°。
在南北回歸線之間，太陽高度終年都很大，在南北回歸線上，最小值仍為43°8′，全區(qū)各地每年都至少有一次太陽直射，除南北回歸線之外的任何地點(diǎn)，每年都有兩次太陽直射，即太陽高度是90°。所以，太陽高度在本區(qū)的變化范圍為43°8′～90°。
在回歸線至極圈之間，太陽高度變化最明顯，在回歸線上最大值達(dá)到90°，在極圈上最小值僅為0°，所以，太陽高度在本區(qū)的變化范圍為0°～90°。
在極圈至極點(diǎn)之間，太陽高度終年較小，當(dāng)本半球?yàn)槎肽陼r，還出現(xiàn)了負(fù)值。變化范圍從極圈上的46°52′到極點(diǎn)的-23°26′之間。
南北半球緯度相等的地方，太陽高度的變化幅度也相等，但是極值的日期相反。如果北半球某地出現(xiàn)極大值，則南半球相同緯度的地方出現(xiàn)極小值。例如，南北極圈上，太陽高度的變化幅度都是由0°至46°52′，極值日期正相反，夏至日北極圈上出現(xiàn)一年中的極大值，而南極圈上則出現(xiàn)一年中的極小值。
太陽高度的緯度變化和季節(jié)變化是由太陽直射點(diǎn)在南北回歸線之間周期性移動所致。而太陽直射點(diǎn)的移動，是太陽赤緯變化的反應(yīng)，也是太陽回歸運(yùn)動的結(jié)果。因此，太陽高度的變化是太陽回歸運(yùn)動的必然產(chǎn)物。
七、地球上的四季
1.四季遞變
地球上的四季首先表現(xiàn)為一種天文現(xiàn)象，不僅是溫度的周期性變化，而且是晝夜長短和太陽高度的周期性變化。當(dāng)然晝夜長短和正午太陽高度的改變，決定了溫度的變化。四季的遞變?nèi)虿皇墙y(tǒng)一的，北半球是夏季，南半球是冬季;北半球由暖變冷，南半球由冷變熱。
從春分經(jīng)夏至到秋分，北半球處于夏半年，南半球處于冬半年。在此期間，北半球晝長夜短，南半球晝短夜長;北極處于極晝，南極處于極夜;北回歸線以北的太陽高度始終大于平均值，南回歸線以南則小于平均值。北回歸線以北太陽升起于東北方的地平圈上，降落于西北方的地平圈上。二分日全球各地太陽均升起于正東方，降落于正西方。
從秋分經(jīng)冬至到春分，北半球處于冬半年，南半球處于夏半年。在此期間，南北半球的晝夜長短、極晝極夜和太陽高度，都同上述情況相反。北回歸線以北太陽升起于東南方的地平圈上，降落于西南方的地平圈上。
從夏至經(jīng)秋分到冬至，北半球由夏半年變?yōu)槎肽�，南半球由冬半年變�(yōu)橄陌肽�。在此期間，北半球晝漸短，夜?jié)u長，極晝帶逐漸縮小;南半球晝漸長，夜?jié)u短，極夜帶逐漸縮小。北回歸線以北太陽高度一直在減小，南回歸線以南則在增大。北回歸線以北太陽出升方向由東北變?yōu)闁|南，降落方向由西北變?yōu)槲髂稀Ｇ锓秩沼烧龞|升起，正西降落。
從冬至經(jīng)春分到夏至，北半球由冬半年變?yōu)橄陌肽�，南半球由夏半年變�(yōu)槎肽�。南北半球的晝夜長短、極晝極夜和太陽高度的變化同上述情況相反。北回歸線以北太陽升起的方向由東南變?yōu)闁|北，降落方向由西南變?yōu)槲鞅薄?/p>
從冬至到春分和從夏至到秋分，全球各地晝長都向平均值(12小時)接近，極晝、極夜的范圍都逐漸縮小。北回歸線以北和南回歸線以南的太陽高度都在向平均值接近。北回歸線以北，太陽升起方向逐漸接近正東，降落方向接近于正西。
從春分到夏至和從秋分到冬至，全球各地晝夜長短都在向極值變化，極晝、極夜的范圍都逐漸擴(kuò)大。北回歸線以北和南回歸線以南的太陽高度也趨向極值。北回歸線以北太陽升、落的方向，分別向東北、東南和西北、西南移動。
2.四季劃分
四季是根據(jù)晝夜長短和太陽高度的變化來劃分的。在四季的劃分中，以太陽在黃道上的視位置為依據(jù)，以二分日、二至日或以四立日為界限。但是，東西方各國在劃分四季時所采用的界限點(diǎn)是不完全相同的。我國傳統(tǒng)的四季劃分方法強(qiáng)調(diào)四季的天文意義，是以二十四節(jié)氣中的四立作為四季的始點(diǎn)，以二分和二至作為中點(diǎn)的。
西方四季劃分更強(qiáng)調(diào)四季的氣候意義，是以二分二至日作為四季的起始點(diǎn)的，如春季以春分為起始點(diǎn)，以夏至為終止點(diǎn)。這種四季比我國劃分的四季分別遲了一個半月。
從天文意義上講，我國的以四立為劃分四季界限更為科學(xué)。
春、秋二分日，全球各地晝夜長短和太陽高度都等于全年的平均值，具有從極大值(或極小值)向極小值(或極大值)過渡的典型特征。因此，把春分作為春季的中點(diǎn)，和把秋分作為秋季的中點(diǎn)是非常合理的;夏季里，晝最長，夜最短，太陽高度最大的是夏至那一天，該日地表獲得太陽能量是最多的。所以，夏至作為夏季的中點(diǎn)是很合理的;同理，冬至作為冬季的中點(diǎn)也是很科學(xué)的。
但是，從實(shí)際氣候上講，夏至并不是最熱的時候，冬至也不是最冷的時候，氣溫高低的極值都要分別推遲1～2個月。我國有“熱在三伏”，冷在三九”的說法。因此，把夏至和冬至分別安排為夏季和冬季的開始日期，與實(shí)際氣候能更好地對應(yīng)。所以，西方四季劃分更能體現(xiàn)實(shí)際的氣候意義。
無論是我國的具有天文意義的四季劃分，還是西方具有氣候意義的四季劃分，都是天文上的劃分方法。這是因?yàn)�，二分、二至和四立在天文上都有確切的含義，都是把全年分成大體相等的四個季節(jié)，每個季節(jié)三個月，太陽在黃道上運(yùn)行90°。它們都不能反映各地氣候的實(shí)際情況。通過這種方法劃分的季節(jié)，就是天文四季。
天文四季是半球統(tǒng)一的。在半球的范圍內(nèi)，每個季節(jié)有統(tǒng)一的開始和結(jié)束的時刻，并且在半球范圍內(nèi)，每一地點(diǎn)均存在著這四個季節(jié)，每個季節(jié)都是等長的。
為了準(zhǔn)確地反映各地的實(shí)際氣候情況，劃分四季常采用氣候上的方法，例如，采用候平均氣溫劃分四季。并且規(guī)定：候平均氣溫大于或等于22℃的時期為夏季，小于或等于10℃的時期為冬季，介于10℃～22℃之間的為春季或秋季。按此標(biāo)準(zhǔn)劃分四季，中緯地區(qū)季節(jié)與氣候相一致，低緯地區(qū)和極地附近春、夏、秋、冬的溫度變化很不明顯。同時，在中緯地區(qū)，各季的長度也不一樣。這就是氣候四季。例如，北京春季有55天，夏季103天，秋季50天，冬季157天。
天文四季具有理論意義，氣候四季具有實(shí)用價值。天文四季是氣候四季劃分的基礎(chǔ)。天文四季是半球統(tǒng)一的。北半球是夏季，南半球是冬季;氣候四季則是局部區(qū)域(中緯地區(qū))統(tǒng)一的。天文四季的劃分取決于天文現(xiàn)象的變化，氣候四季的劃分取決于氣溫的變化。無論哪個半球的哪個地點(diǎn)，都有等長的天文四季;而氣候四季則在同一地點(diǎn)也不一定等長。這是天文四季和氣候四季的主要不同之處。
八、地球上的五帶
地球上的熱帶、南溫帶、北溫帶、南寒帶和北寒帶五個熱量帶，總稱為五帶。
1.五帶的劃分
五帶的劃分是由天文因素來決定的，即根據(jù)晝夜長短和太陽高度隨緯度的變化而劃分的。所以，按這種方法劃分的五帶也是一種天文五帶。晝夜長短隨緯度的變化，最明顯的分界線是極圈，它是有無極晝和極夜的分界線;太陽高度隨緯度的變化，最明顯的分界線是回歸線，它是有無太陽直射的分界線。
五帶的劃分原則是，有無極晝和極夜現(xiàn)象及有無正午太陽直射。有極晝和極夜的地帶，稱為寒帶;有正午太陽直射的地帶，稱為熱帶;既無極晝和極夜現(xiàn)象，又無正午太陽直射的地帶，稱為溫帶。
2.五帶的特征
熱帶地處赤道南北兩側(cè)，位于北回歸線和南回歸線之間，南北跨緯度46°52′，占全球總面積的39.8%。此帶中，赤道上終年晝夜等長，變化幅度為0。從赤道到南、北回歸線晝夜長短的變化越來越大，到回歸線上，晝長年較差達(dá)到2小時50分。這個帶的晝夜長短變化幅度是五帶中最小的，即從0～2小時50分。
熱帶以赤道為對稱軸分布于南北兩個半球，太陽的直射點(diǎn)始終在赤道南北來回移動。所以，熱帶太陽高度終年很大。在赤道上，每年有兩次太陽直射，即兩次太陽高度為90°，雖然有兩次最低值，仍為66°34′;在回歸線上每年有一次太陽直射，即一次太陽高度為90°，雖然有一次最低值為43°8′，即是熱帶中太陽高度的最低值，但是和其它熱量帶中太陽高度的最低值相比仍是最高的。
因?yàn)樘柛叨却�，所以熱帶是全球獲得太陽能最多的地帶，氣溫也最高。同時，全年溫度差異很小，并無明顯的氣候四季，一般只有熱季和涼季或雨季和干季之分。
溫帶是地處北回歸線到北極圈和南回歸線到南極圈之間的地帶，各跨緯度43°8′。全球無統(tǒng)一的溫帶，分為北溫帶和南溫帶。溫帶的面積占全球總面積的52%。此帶不僅是全球晝夜長短和太陽高度變化最明顯的地帶，也是氣候四季變化最突出的地帶。晝夜長短的變化特點(diǎn)是：一年中只有一次最大值和一次最小值，各地的晝長年較差很大，從回歸線上的2小時50分，到極圈達(dá)到24小時，即出現(xiàn)了極晝和極夜現(xiàn)象。太陽高度變化很顯著，從回歸線上的90°～43°8′，到極圈達(dá)到46°52′～0°之間，一年中太陽高度也有一次極小值和極大值。
溫帶不但四季分明，而且南北溫帶的天文四季變化相反，當(dāng)北半球是夏季時，南半球是冬季;反之亦然。由于本帶的上述特征，致使本帶呈現(xiàn)出典型的過渡地帶的特征，是南北半球從各自的熱帶到各自的寒帶的過渡地帶。
寒帶是地處北極圈到北極和南極圈到南極之間的地帶，分為北寒帶和南寒帶，各跨緯度23°26′。由于它們分別是以北極和南極為中心的，所占面積最小，僅占全球總面積的8.2%。這個帶的突出特征是極晝極夜現(xiàn)象，從春分之后，北極出現(xiàn)極晝，南極出現(xiàn)極夜，日復(fù)一日，極晝極夜范圍不斷擴(kuò)大，到了夏至均達(dá)到最大值，全區(qū)分別處于極晝(北寒帶)和極夜(南寒帶)之中。這種現(xiàn)象到秋分才逐漸恢復(fù)到春分時的情況，這后，南北半球向相反變化，到了冬至，達(dá)到了極端，即北寒帶完全是極夜，南寒帶完全是極晝。本區(qū)終年太陽高度很小，在極圈上最大值僅為46°52′，在極地最大值僅為23°26′，最小值為-23°26′。
由于上述晝夜長短和太陽高度的特征，致使此帶獲得太陽能量很少，氣溫終年很低，特別是在極夜期間，氣溫更低，氣候四季不明顯。
五帶的分布表明，地球在太陽系的大環(huán)境中，各地接受太陽能的不均勻。熱帶在五帶中獲得太陽能最多，溫度最高，寒帶則是五帶中獲得太陽能最少的，溫度也是最低的;溫帶處于兩者的過渡區(qū)。由于有這種熱量的差異，便形成了大范圍的熱量交換，交換的介質(zhì)主要是大氣和水分。這對于全球性的大氣環(huán)流、洋流的形成與分布有重要的意義。交綏的地帶便是溫帶，冷暖氣流交替控制形成了溫帶四季分明的特點(diǎn)。
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