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(gè)主要的影響因素：一是日地距離的變化;二是日照時(shí)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(gè)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(shí)獲得的太陽輻射能量比在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)約多6.9%，而地球在近日點(diǎn)時(shí)，北半球正是最寒冷的時(shí)期，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，正是最炎熱的時(shí)期。南半球相反�？梢�，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(shí)，北半球是冬半年，可以減弱其寒冷程度，而此時(shí)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(shí)，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(gè)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(gè)23°26′的黃赤交角，這個(gè)角度值是相對不變的;二是地軸的傾斜方向在較長時(shí)期內(nèi)是不變的，特別是在以年為單位的時(shí)間內(nèi)，地軸有個(gè)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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，即為夏至點(diǎn)，此時(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)間內(nèi)不會有太大的改變，在一天的時(shí)間里可以認(rèn)為是一個(gè)固定的常數(shù)。所以可以認(rèn)為，在一天的時(shí)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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)，太陽直射點(diǎn)的緯度是北緯15°;當(dāng)太陽赤緯為-15°時(shí)，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�。�?dāng)太陽直射某地時(shí)，則說明太陽一定位于該地的天頂處，也就是說，此時(shí)該地的天頂?shù)某嗑暭词谴藭r(shí)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(shí)，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�，在南半球這種關(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(shí)間的長短是地球上冷熱變化的一個(gè)重要因素。某地日照時(shí)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(shí)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)都是黑夜。這種夜長持續(xù)24小時(shí)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(shí))，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(shí)，最短晝僅為0，晝長年較差達(dá)24小時(shí)。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(gè)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(shí)。
4.晝夜長短的季節(jié)變化
在同一地點(diǎn)，緯度是個(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)圓面，它的視半徑大約是16′。所以，實(shí)際上日出時(shí)，視太陽中心并未在東方地平圈上，日沒時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(gè)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(shí)，地球公轉(zhuǎn)速度較慢，處于冬半年時(shí)，公轉(zhuǎn)速度較快;南半球正相反。所以，北半球的極晝?nèi)掌诙嘤谀习肭颍瑯O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(shí)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(shí)，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(shí)，終日有太陽的照耀，日照時(shí)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(shí)當(dāng)?shù)氐牡仄饺Φ母叨冉�。在觀測時(shí)，就是太陽在當(dāng)時(shí)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(gè)因素：一是季節(jié)因素;二是地理緯度;三是太陽時(shí)角，也就是一天中的什么時(shí)刻。已知這三個(gè)值，就可以算出某地點(diǎn)任何時(shí)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(shí)的高度都是0°。出地平以后，高度增大，到了正午時(shí)，太陽上中天，此時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，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)橄陌肽辍Ｔ诖似陂g，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(shí))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(shí)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(gè)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(shí)候，冬至也不是最冷的時(shí)候，氣溫高低的極值都要分別推遲1～2個(gè)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(gè)季節(jié)，每個(gè)季節(jié)三個(gè)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(gè)季節(jié)有統(tǒng)一的開始和結(jié)束的時(shí)刻，并且在半球范圍內(nèi)，每一地點(diǎn)均存在著這四個(gè)季節(jié)，每個(gè)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(shí)期為夏季，小于或等于10℃的時(shí)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(shí)，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(jià)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(gè)半球的哪個(gè)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(gè)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(shí)50分。這個(gè)帶的晝夜長短變化幅度是五帶中最小的，即從0～2小時(shí)50分。
熱帶以赤道為對稱軸分布于南北兩個(gè)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)樘柛叨却螅詿釒侨颢@得太陽能最多的地帶，氣溫也最高。同時(shí)，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(shí)50分，到極圈達(dá)到24小時(shí)，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(shí)，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(gè)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(shí)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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