极昼极夜现象是怎样产生的?
先看几张图。下面是地球公转与黄赤交角。
下面是一年中太阳直射角度的变化。
再下面是地球上几条特殊的纬度线。
地球自转赤道面与公转轨道面(黄道面)之间有一个23°26′的黄赤交角,这就使得地球公转到轨道上的不同位置时,太阳直射地面的角度不同,在南北纬23°26′之间来回摆动,这两条纬度线也就被称为“南北回归线”。同时,地球的圆弧形表面也使太阳的0°高度角(照射地平线)所在的最高纬度线成为一个固定值,即回归线角度的余角,为66°34′,称为“南北极圈线”。
黄赤交角的大小,直接决定了南北回归线和南北极圈的纬度值。
如果黄赤交角的角度变小,则南北回归线的纬度值也相应变小。而南北极圈的纬度值是南北回归线纬度值的余角值,所以南北极圈的纬度值就会变大,南北极区极昼极夜的范围就会缩小。
当黄赤交角的角度减小到0°,即地球是直着身子公转时,南北回归线的纬度值也减小到0°,即太阳常年直射赤道。而南北极圈也消失了,极昼极夜现象也没有了。
反之,如果黄赤交角的角度增大,则南北回归线的纬度值也相应变大。而南北极圈的纬度值就会变小,南北极区极昼极夜的范围就会增大。
当黄赤交角的角度增大到90°,即地球是躺着身子公转时,南北回归线的纬度值也增大到90°,而南北极圈的纬度值增大到了0°,即太阳直接直射到了两极,赤道上太阳高度角为0°,总是在地平线上。极昼极夜现象变成了南北半球半年白天,半年黑夜。