我們有幸生活在生命的樂(lè)園——地球。這里不僅有適于生物生存和繁衍的條件，還有四季的變化。春季萬(wàn)紫千紅，繁花似錦；秋季紅葉簇簇，碩果累累；夏天可以下水游泳，搏擊風(fēng)浪；冬天能挑戰(zhàn)嚴(yán)寒，溜冰滑雪。為什么在地球上的一些地方，一年之中會(huì)發(fā)生溫度的周期性變化呢？

地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道不是正圓，而是橢圓形。有時(shí)地球離太陽(yáng)近一些，有時(shí)遠(yuǎn)一些。會(huì)不會(huì)是地球與太陽(yáng)距離的變化造成四季的變化呢？地球離太陽(yáng)最近時(shí)是1月初，距離是14 700萬(wàn)公里。那可是北半球最冷的時(shí)候。地球離太陽(yáng)最遠(yuǎn)時(shí)是7月初，距離是15 200萬(wàn)公里，反而是北半球很熱的時(shí)候。所以地球和太陽(yáng)之間的距離變化不是四季形成的原因。

地球上豐富多彩的四季變化，是地球的自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的平面傾斜23.5°造成的。夏天，北半球傾向太陽(yáng)，太陽(yáng)光的方向與地面近于垂直，我們看到太陽(yáng)在天上很“高”。冬天，南半球傾向太陽(yáng)，北半球的人看太陽(yáng)在天空中很“低”，陽(yáng)光很“斜”。

這一高一低，差別就出來(lái)了。如果在晚上用手電筒照地面，手電筒垂直往下照的時(shí)候，被照亮的地方面積最小。越是斜著照，被照亮的區(qū)域面積越大。太陽(yáng)位置“高”的時(shí)候，太陽(yáng)光的熱量都集中在一個(gè)小區(qū)域，自然這個(gè)區(qū)域的地面接收的熱就多了。太陽(yáng)光“斜”的時(shí)候，同樣的熱量要分散到更大的面積，單位面積接收到的熱量自然就少了。太陽(yáng)“高”的時(shí)候，日照時(shí)間長(zhǎng)。太陽(yáng)越“斜”，日照時(shí)間越短。兩個(gè)因素加起來(lái)，才是地球上一些地方四季的成因。

說(shuō)到這里，好像一切都清楚了。不過(guò)仔細(xì)想想，問(wèn)題又來(lái)了。在夏至這一天，太陽(yáng)在北半球最“高”，理應(yīng)是最熱的一天。實(shí)際上，北半球最熱的時(shí)候不是夏至（大約在6月22日），而是在一個(gè)多月后的“三伏”，大約是7月12日到8月27日。冬至這一天，太陽(yáng)在北半球最“低”，應(yīng)該是最冷的一天吧。但北半球最冷的一天也不是冬至（大約在12月22日），而是一個(gè)月以后的“三九”，從第二年1月下旬才開(kāi)始。這又是怎么回事呢？

主要的原因是地球被濃密的大氣層包裹。太陽(yáng)光不是直接加熱靠近地面的空氣，而是先加熱地面。地面通過(guò)紅外輻射、空氣對(duì)流和水分蒸發(fā)把熱帶給空氣。每平方米的地表上面，有大約10噸空氣，可以?xún)?chǔ)存大量的熱。這就使地表的溫度不會(huì)太高。到了晚上，這些熱量又使地表的溫度不致過(guò)低。因此，地球上大部分地區(qū)的晝夜溫差只有幾攝氏度到十幾攝氏度。

這樣一來(lái)，每天的平均溫度就不完全取決于從太陽(yáng)得到多少熱量了，而是每天得到的熱量和散失的熱量之間的差。夏至那天北半球從太陽(yáng)那里接收到的熱量的確最多，但是在夏至過(guò)后的幾十天中，雖然太陽(yáng)的位置不是最高了，但還是相當(dāng)高；日照不是最長(zhǎng)了，但還是相當(dāng)長(zhǎng)。每天接收到的熱量還是超過(guò)散失的熱量，所以日平均溫度繼續(xù)升高，到“三伏”天升到最高。只有當(dāng)太陽(yáng)足夠“低”，每天接收的熱量少于散失的熱量后，溫度才開(kāi)始降低。同理，冬至過(guò)后，北半球雖然日照逐漸增加，但是每天接收的熱量還不足以彌補(bǔ)散失的熱量，所以“三九”天才最冷。當(dāng)日照強(qiáng)到能超過(guò)每天的熱量散失時(shí)，“五九、六九，沿河看柳”的春天就來(lái)了。

同樣的道理，每天中午12點(diǎn)是太陽(yáng)最“高”的時(shí)候，但是一天之中溫度最高的時(shí)候不是中午，而是下午兩點(diǎn)左右。

如果是在室內(nèi)，沒(méi)有空調(diào)，房屋（墻壁加家具）能儲(chǔ)存很多的熱，溫度的變化也會(huì)和太陽(yáng)的高度不同步。夏天室內(nèi)感覺(jué)最熱的時(shí)候不是中午，而是傍晚。盡管外面已經(jīng)比較涼快了，但是墻壁和家具還在不斷地把白天儲(chǔ)存的熱放出來(lái)，以紅外輻射的方式“烤”我們，所以有穿堂風(fēng)也不覺(jué)得涼快。靠近大江的地方，如中國(guó)的重慶、武漢、南京，由于江水在白天被太陽(yáng)曬熱，太陽(yáng)“落山”以后這些熱再散發(fā)出來(lái)，傍晚就分外的熱，形成著名的“火爐”城市。

有趣的是，地下的溫度也和地表的溫度變化不同步。比如8月6日一般是地表日平均溫度最高的時(shí)候。但是在地下60厘米處，要到8月20日溫度才最高。在地下1.5米處，就要等到9月10日。在地下3.5處，要等到10月29日。到了地下9.4米處，夏季和冬季就和地表反過(guò)來(lái)了。窯洞冬暖夏涼，就是這個(gè)原因。地下的冬夏與地表相比在時(shí)間上可以相差很大，有些植物根部細(xì)胞的繁殖反而是在冬天進(jìn)行，夏天停止。

火星上空氣稀薄，不僅晝夜溫差大，日平均氣溫與日照相比，也沒(méi)有明顯的滯后現(xiàn)象。金星上又是另一番景象了，由于大氣過(guò)于濃密（是地球上大氣壓的90倍），主要是溫室氣體二氧化碳，從太陽(yáng)進(jìn)來(lái)的熱量很難“逃脫”，使得金星表面燙如煉獄，鉛在上面都會(huì)融化。這樣一比，我們生活在地球上，真是很幸運(yùn)。

(雨珊摘 文/朱欽士）