图版 05 · 宇宙
夏天为什么热
不是因为地球离太阳更近。一月初，地球离太阳最近，北半球却正是隆冬。答案在于地轴的那一点倾斜。
向下滚动
一根斜着的轴
地球一边绕着太阳公转，一边绕着自己的轴自转。这根轴并不垂直于公转的平面，而是斜了大约 23.4°。
更要紧的是，无论走到轨道的哪一边，它都指着同一个方向。于是一年之中，北半球有时朝着太阳，有时背着太阳。
太阳与地球的大小和距离未按比例 · 地轴的倾角按真实角度
六月，北半球朝向太阳
六月，北半球倾向太阳。夏至这天，太阳升得更高，在天上停留得更久：北京的白昼长达 15 个小时。
同一天，南半球背着太阳。悉尼的白昼还不到 10 个小时，那里正是冬天。
同样一束阳光
太阳高，阳光照得陡；太阳低，同样一束光斜斜地铺开，摊在更大的一片地面上，每一块地分到的热就少了。
在北京，夏至正午的太阳高约 73°，冬至只有约 27°。冬天，同样一束阳光要铺开两倍多的面积。再加上冬天的白昼短得多，地面得到的热量便少了一大截。
左：夏至正午 · 右：冬至正午 · 北京
不是因为离太阳近
地球的轨道几乎是一个正圆。一月初，地球离太阳最近，约 1.47 亿公里；七月初最远，约 1.52 亿公里，只差了 3% 左右。
而离太阳最近的一月，北半球正是最冷的时候。如果季节由距离决定，南北半球应该同时过夏天；事实上，它们的季节恰好相反。
轨道形状按真实比例 · 地球与太阳的大小放大
不落的太阳
离极地越近，四季的变化越极端。北极圈以内，夏天有太阳整日不落的日子，冬天则有太阳整日不升的日子。
在挪威北部的特罗姆瑟，太阳从五月下旬到七月下旬一直不落；十一月底到第二年一月中旬，又有一个半月见不到太阳升起。
四座城市的一年
把一年里每一天的白昼长短画出来：越靠近赤道，曲线越平；新加坡几乎全年都是 12 个小时。悉尼的曲线大致与北京颠倒，起伏略小：它在南半球，纬度也低一些。
白昼长度按天文年历的公式逐日计算
你来试试
拖动日期，看阳光怎样在地球上移动；换一座城市，看读数里正午太阳的高度和一束阳光铺开的面积怎样变化；再把地轴扶正，看看没有倾斜的地球会是什么样子。
试一试把地轴倾角调到 0°，特罗姆瑟六月的白昼有多长？
模型省略了什么
太阳和地球的大小、它们之间的距离都没有按比例画，只有地轴的倾角和轨道的形状是真实的。季节的冷暖还受海洋、大气和地形的影响，这里只讲阳光的角度和白昼的长短。日出日落时刻和正午太阳高度按天文年历的低精度公式计算，误差在一两分钟以内。
一个常见的误解
夏天热，并不是因为地球离太阳更近。地球离太阳最近是在一月初，那时北半球是冬天，南半球是夏天。季节来自地轴的倾斜：它让每个半球轮流朝向太阳。
资料来源
数据
Earth: NASA Earth Observatory, Blue Marble Next Generation, October 2004 (Reto Stöckli); city lights, NASA Earth Observatory Black Marble 2016 (Joshua Stevens, Miguel Román, Suomi NPP VIIRS); clouds, NASA Blue Marble 2002 (Reto Stöckli, NASA GSFC). Elevation (globe relief): Terrain Tiles on AWS Open Data; ETOPO1, NOAA; GMTED2010 and SRTM, USGS. Stars: Yale Bright Star Catalogue, 5th revised edition (Hoffleit & Warren 1991), via CDS VizieR. Milky Way: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, Deep Star Maps 2020; Gaia DR2: ESA/Gaia/DPAC.
沿这个问题继续
图版 12月亮为什么会变脸月亮从不改变形状。变的，是我们看到它被太阳照亮的那一半的多少。
图版 03月亮的影子太阳的直径约是月亮的四百倍，离我们也远了约四百倍。这个巧合，让白昼能在几分钟里变成黑夜。
