孩子們總是滿懷好奇，為了幫助爸爸媽媽們回答這些包羅萬象稀奇古怪的疑問，童學(xué)館開啟了“好奇的孩子”專題。

2月4日是今年的除夕，也是新一年二十四節(jié)氣的開始——立春。地球上的四季又經(jīng)歷了一個(gè)輪回，它們是規(guī)律，以至人們常常根據(jù)四季的時(shí)間來制定生產(chǎn)勞作的計(jì)劃。

四季交替是如何產(chǎn)生的呢？

提問者：Shrey，孟買

解答者：Gareth Dorrian，諾丁漢特倫特大學(xué)空間科學(xué)研究員

Ian Whittaker，諾丁漢特倫特大學(xué)講師

翻譯：聽香

編輯：果醬

地球南北正相反

在一年的時(shí)光里，地球都在圍繞著太陽公轉(zhuǎn)。之所以有季節(jié)，是因?yàn)樵诃h(huán)繞太陽的過程中，地球是傾斜的。地球的傾斜會(huì)影響每個(gè)半球的日照量，從而影響了地球上陽光照射區(qū)域的溫度。

假如你生活在北半球——即赤道以北，如歐洲、亞洲或北美——那么冬天就會(huì)出現(xiàn)在12月、1月和2月。在這些時(shí)間里，北半球離太陽比較遠(yuǎn)，白天也比較短。

對(duì)于赤道以南的任何地方，如澳大利亞或拉丁美洲，這幾個(gè)月則是夏天。此時(shí)南半球向太陽傾斜靠近，一天就會(huì)更長。

季節(jié)也讓一些地區(qū)出現(xiàn)了雨季和旱季之分。圖片來源：Arne Hückelheim / wikimedia

四季的中點(diǎn)

每個(gè)季節(jié)都有一個(gè)中間的日子。對(duì)于夏季和冬季，這一中點(diǎn)分別被稱為夏至和冬至。夏至是一年中白晝最長、夜晚最短的一天；冬至則是一年中白晝最短、夜晚最長的一天。

在春季和秋季，這一中間點(diǎn)分別被稱為春分和秋分。在春分和秋分日，白天和黑夜的長度是一樣的。

早在幾千年前的石器時(shí)代，人們就知道如何計(jì)算出一年中什么時(shí)候會(huì)是春分、夏至、秋分和冬至。

巨石陣中幾個(gè)重要的位置，似乎都是用來指示太陽在夏至那天升起的位置，而從反方向看剛好就是冬至日太陽降下的位置。但迄今為止，沒有人確切知道當(dāng)初建造它的目的到底是什么。圖片來源：codybeckner / Flickr

而現(xiàn)在，人們甚至可以知道如何計(jì)算其他行星上的季節(jié)，例如，火星上的下一個(gè)春分是3月23日。

模擬地球的旅程

要了解地球是如何環(huán)繞太陽運(yùn)動(dòng)的，不妨想象一個(gè)小球（代表地球）在一個(gè)燈泡（太陽）周圍繞著一個(gè)圓圈移動(dòng)，并假設(shè)在地球中間畫一條代表赤道的線（如果你家里有這些材料，你也可以自己試試）。

當(dāng)小球在燈泡周圍移動(dòng)時(shí)，最接近燈光的一半將被照亮，而另一半會(huì)處在黑暗中。燈泡周圍完整的一圈代表了地球上整整一年的時(shí)間。

當(dāng)你在燈泡周圍移動(dòng)小球時(shí)，試著用手指轉(zhuǎn)動(dòng)小球，使光線總是直接照到赤道上。

如果地球像這樣環(huán)繞太陽運(yùn)動(dòng)，白天和黑夜在全年中都會(huì)是一樣的長度，就不會(huì)有季節(jié)之分了。

如果沒有傾斜角度，就意味著南、北半球全年接收到的光照是一樣的，就不會(huì)有任何的季節(jié)了。圖片來源：Ian Whittaker

地球的傾斜

現(xiàn)在，拿著那個(gè)小球，把它傾斜到一個(gè)角度，這樣燈泡的光就不再直接照射在赤道上。如果你在家里這樣做，可能會(huì)讓小球的上半部或下半部都接收到燈光。

現(xiàn)在，小球的任意半球在任何時(shí)候都會(huì)得到不同程度的光線照射——遠(yuǎn)離燈泡的半球光線較少，向燈泡傾斜的半球較多。如下圖，向燈泡傾斜的半球處在“夏季”，而遠(yuǎn)離燈泡的半球處在“冬季”。

地球有傾斜角了，所以南半球能夠得到比北半球更多的光線。這就意味著南半球是夏天，而北半球是冬天。這很有可能是一月份地球相對(duì)太陽所處的位置。圖片來源：Ian Whittaker

讓小球保持在相同的角度，將它移動(dòng)到燈泡的另一側(cè)，原本遠(yuǎn)離燈泡的半球現(xiàn)在向燈泡傾斜了。所以此時(shí)，原本處在“冬天”的半球現(xiàn)在是在“夏天”，而另一個(gè)半球現(xiàn)在就是“冬天”了。

地球移動(dòng)到另一側(cè)了，所以現(xiàn)在北半球是夏天而南半球是冬天。這很有可能是六月。圖片來源：Ian Whittaker

類似的過程也發(fā)生在地球繞太陽公轉(zhuǎn)的時(shí)候，這也是我們?cè)谝荒曛刑囟〞r(shí)間擁有不同季節(jié)的原因。

還有一點(diǎn)，冬天時(shí)我們接收到的陽光減少、氣溫較低，并不是因?yàn)槲覀兯诘陌肭螂x太陽更遠(yuǎn)，而是因?yàn)樘栐诘仄骄€以上的時(shí)間短很多。