地球公转与黄赤交角（详细图解地球自转与公转的黄赤交角如何形成四季更换）

先了解几个名词：

1 太阳高度角（altitude of the sun）

对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。

是太阳视盘面的几何中心和理想地平线所夹的角度。在现实生活中，太阳高度解不会超过90度。

在晨昏线上的各地太阳高度为0°，表示正经历昼夜更替；在昼半球上的各地太阳高度大于0°，表示白昼；在夜半球上的各地太阳高度小于0°，表示黑夜。

2 太阳直射点

太阳直射点是地球表面太阳光射入角度 (即太阳高度角 )为90度的地点。 太阳直射点所在的经线的地方时为正午12时。

一年之间，太阳直射点在南、北回线之间循环移动一次。春分（3月21日前后） ，太阳直射点在赤道（0°），此后北移。夏至（6月22日前后） ，太阳直射点在北回归线（23°26′N）上，此后南移。秋分（9月23日前后） ，太阳直射点在赤道（0°），此后继续南移。冬至（12月22日前后），太阳直射点在南回归线（23°26′S）上，在此之后向北移动。

太阳直射点的移动引起全球热量分布变化。

太阳直射点的季节移动带动行星系的南北偏移。

太阳直射点的季节移动引起昼夜长短和正午太阳高度的变化。

3 经线

地球自转，昼夜交替，从北到南，时刻（时钟）相同（昼夜长短也相同）的地点假想一条南北连线就是我们地理意义上的经线。

经线指示南北方向，所以，经线又叫子午线。

不同的经线具有不同的地方时。偏东的地方时要早，偏西的地方时要迟。

东西半球的界线的划分，曾引起过一场国际性纷争，直至1953年格林尼治才选取20°W与160°E两条经线作为划分东西半球的界线。（以本初子午线（0°）为起点，向东为东经（E），向西为西经（W），无论向西向东，都以180°为终点。）

4 纬线

太阳自转时，有相同太阳高度角的地点形成一条连线，就是我们假想的地理意义的纬线。

除极点外的纬线均指向东西方向。

5 地球自转的赤道面与公转的黄道面

地球公转轨道平面，即“黄道面”（ecliptic plane），是指地球绕太阳公转的轨道平面，它与天球（指一个以观测者为球心、无限长的半径的假想球面。其目的是将天体沿观测者视线投影到球面上，以便于研究天体及其相互关系。）相交的大圆为“黄道”。黄道及其附近的南北宽8°以内的区域称为黄道带（行星偏离黄道的最大角度是8°30分）。太阳及大多数行星在天球上的位置常在黄道带内。黄道带内有十二个星座，称为“黄道十二宫”。从春分点起，每30°便是一宫，并冠以星座名。太阳公转一圈，而地球上的人通常感觉不到地球的运动，正如坐在行驶的车辆中的人感觉周围的物体向后运动一样，看到的是太阳在恒星组成的星空背景上向后运动，每年转一圈。太阳在周年视运动中，大约穿过十二个星座。

每年3月21日前后太阳来到春分点，从双鱼宫进入白羊宫；6月22日左右来到夏至点，进入巨蟹宫；9月23日前后来到秋分点，进入天秤宫；12月22日左右来到冬至点，进入摩羯宫。

赤道面是是地球自转形成的平面。

6 地表平均温度的主要影响因素

我们知道，按照我们人类的生存环境，地球与太阳是恰恰好的距离，远了太冷了，近了则太热了。

地球各地气温不同的主要影响因素又是什么呢？

气温高低与纬度位置、海陆位置、地形、天气状况、云量、云的厚度等都有关，但就平均气温来说，纬度位置（相同纬度地区在相同的相间点有相同的太阳高度角）是关键因素。

太阳光线的角度，我们可以感觉到，如果太阳正当头顶（只有有限的地点有此条件），此时的温度会最高。

我们知道，地球的自转和公转产生日夜和年月的更替。地球自转时，同一纬度的太阳高度角是一样的，平均气温应该是相同的，如果自转的平面与公转的平面平行或重叠（没有角度变化）的话，气温在四季应该是相差无几的。

7 黄赤交角形成四季变化

我们可以在很多地方感觉到四季气温变化明显，原因是什么？因为地球自转的平面与公转的平面存在角度：

地球公转时，太阳直线角在南、北回归线之间循环变化。

冬至时，太阳直射南回归线（南纬23.5度）：

（要想像地球的自转，同纬度地点太阳高度角相同。）

另一个视角及详细数据对照：

太阳高度角：

此后，太阳直射点逐步北移。

春分时，太阳直射赤道：

另一个视角及详细数据对照：

此后，太阳直射点继续北移。

夏至时，太阳直射北回归线（北纬23.5度）：

另一个视角及详细数据对照：

此后，太阳直射点逐步南移。

秋分时，太阳直射点再次回归到赤道：

另一个视角及详细数据对照：

此后，太阳直射点继续南移。

夏至和冬至日阳光直射的角度：

8 黄赤交角也不是一成不变的

太阳系九大行星都有黄赤交角存在，黄赤交角的存在与天体之间的引力有关。

黄赤交角的答成因目前还没有确切的答案，通常认为地球自转轴倾角是由于地球形成早期发生的天体间碰撞所导致的。有种说法认为，地球形成早期和一颗火星质量天体碰撞，这次碰撞不仅导致了黄赤交角，还导致了地球部分物质散落，逐渐形成了月亮。也有人认为是地球重心偏北引起黄赤交角。

黄赤交角存在缓慢的变化，这是由于 春分 点位置的变化产生的。黄赤交角变化的范围在22°00′得到24°30′，变化的周期约为4.1×10^4 年。

黄赤交角除对地球运动的意义产生影响外，还深刻影响着与其紧密联系的其他自然地理现象。如：黄赤交角变化→太阳直射点移动范围变化→五带范围变化和 气压带 、风带移动范围变化→ 气候带 分布范围变化→自然带分布范围变化等。若黄赤交角变大，则热带和寒带的范围变大，温带的范围缩小。

8 综述

气温高低与纬度位置、海陆位置、地形、天气状况、云量、云的厚度等都有关，但就平均气温来说，纬度位置（相同纬度地区在相同的相间点有相同的太阳高度角）是关键因素。相同纬度所形成的赤道面与地球公转的黄道面并不重合，也就是有黄赤交角的存在，使得相同太阳高度角在相同纬度地区的不同时间点有变化，太阳直射点在南北回归线之间来回移动，形成了同一地点的四季变化。

经度相同的地区，属一个时区，则其地方时是相同的，相同时间太阳东升西落，昼夜长度相同。

纬度相同的地区，太阳高度角相同，季节相同。

因为黄赤交角的存在，太阳直线点在南、北回归线之间移动，在北半球，看到太阳处于南北，不同季节，运行轨迹也是在一定范围来南、北之间移动：

最后总结：

更多动图请看：

http://edson.tw/earth/EarthSeasons/EarthSeasonscn.htm

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