地球上的四季S-四季概说
由于黄赤交角的存在和太阳的回归运动，地球上各地的昼夜长短和正午太阳高度会发生变化，从而将一年划分为春夏秋冬四季。但需注意，只有中纬度地带才能明显感受到四季的更替。因此，在全球范围内，更恰当的说法是季节变化。
季节变化具有以下两个主要特点：
半球性现象：南北两半球不会同时迎来同一季节，而是彼此相反。例如，当北半球处于夏季时，南半球便是冬季；北半球春季时，南半球则是秋季。这主要是因为影响季节变化的昼夜长短和正午太阳高度是半球性的因素，它们决定了地球接收太阳热量的分配。
全球性因素：虽然日地距离的变化对季节变化也有影响，但它相对于半球性因素来说影响较小。地球轨道的“近圆性”使得日地距离变化不大，具体来说，日地距离在km（远日点）与km（近日点）之间波动，两者之比约为00：97。然而，由于太阳直射点的南北移动，南北两半球各自接收到的太阳辐射量差异巨大，变动于70%至30%之间，即相差57%。这一差异远大于日地距离变化对全球太阳热能总量影响（约5%）。因此，半球性因素在季节变化中扮演着主导角色，而日地距离的变化则无法改变因太阳赤纬变动所带来的冬夏季节更替。中学生常常会好奇地询问：为何在地球离太阳最近时（即月初过近日点），我们这里却迎来了寒冷的冬季？虽然按距日远近来看，全球接收到的热量在此时确实较多，但这些热量主要集中分布在南半球。相比之下，北半球由于昼短夜长，正午太阳高度较小，因此被划分为冬季。
值得注意的是，季节的变化首先是一种天文现象，随后才表现为气候现象。这里，我们主要探讨的是作为天文现象的季节更替。具体来说，地球接收到的太阳热量在南北半球之间的分配，主要受到太阳直射纬度的影响。更具体地说，天文季节的更替因素主要包括昼夜长短的差异和正午太阳高度角的改变。太阳直射北半球时，北半球昼长夜短，正午太阳高度较高，因此太阳热量主要分配在北半球。这时，北半球迎来夏季，而南半球则是冬季。相反，当太阳直射南半球时，北半球昼短夜长，正午太阳高度较低，太阳热量则主要流向南半球。这样，北半球进入冬季，南半球则是夏季。若太阳始终直射赤道，全球各地昼夜等长，正午太阳高度保持不变，也就没有明显的季节变化了。
太阳在天球上的回归运动，会导致太阳直射点的南北移动。这一移动不仅决定了南北两半球的正午太阳高度，还影响了昼夜长短的变化。为了更清晰地理解这种变化，我们可以将全年以二分二至为界，分为四个阶段进行考察。在这四个阶段中，太阳直射点在南、北半球之间移动，从而引发了南北半球的季节更替。
具体来说，从春分经过夏至到秋分，太阳直射点一直位于北半球。在此期间，北半球昼长夜短，北极地区出现极昼现象，北回归线以北的正午太阳高度大于全年平均值，这标志着北半球的夏半年到来；而南半球则相反，昼短夜长，南极地区有极夜现象，南回归线以南的正午太阳高度小于全年平均值，南半球进入冬半年。
从秋分经过冬至再到次年的春分，太阳直射点移至南半球。在此期间，南北半球的昼夜长短、极昼极夜和正午太阳高度都发生了与上述情形相反的变化。这样，北半球的冬半年和南半球的夏半年就相继来临。
此外，太阳直射点的移动还会引发南北两半球昼夜长短、极昼极夜和正午太阳高度的具体变化。例如，当太阳直射点从南至经升分到北至时，北半球的昼长由短变长，极夜地区逐渐缩小（同时极昼地区逐渐扩大），而南半球的情形则与之相反。同样地，当太阳直射点从北至经降分到南至时，南北两半球的季节变化又再次发生交替。此后，随着太阳直射点的继续北移，两半球的昼夜长短和正午太阳高度的变化又开始了新的循环。当太阳直射点从北至经过降分向赤道移动，或从南至经过升分向赤道移动时，全球各地的昼长和正午太阳高度都逐渐趋于一致，即趋向全年平均值。此时，极昼和极夜地区都在逐渐缩小。而当太阳直射点从升分经过北至，或从降分经过南至，向回归线移动时，也就是向高纬度方向移动。在这一过程中，南北半球的昼夜长短和正午太阳高度都逐渐趋向极值，无论是极大值还是极小值。同时，极昼和极夜地区都在不断扩大。
值得注意的是，位于南北回归线之间的纬度带，其正午太阳高度每年会出现两次极大值和两次极小值，这与上述情况有所不同。
此外，关于四季的划分，我国与西方也存在差异。我国的四季划分更侧重于季节的天文特征。具体来说，夏季被定义为白昼最长、正午太阳最高的季节；冬季则相反，是白昼最短、正午太阳最低的季节。而春秋两季，昼夜均匀，正午太阳高度适中，被视为冬夏之间的过渡季节。这种划分方法以二十四气中的“四立”为四季的起点和终点，以二分二至为四仲。尽管如此，这种划分方法与实际的气候情况并不完全吻合。例如，立春和立秋虽然标志着春秋二季的开始，但在气候上，它们仍然处于隆冬和盛夏的阶段。同样地，夏至和冬至作为夏季和冬季的中点，在气候上却并非年中最热和最冷的时候。尽管如此，二十四气仍然是我国劳动人民长期天文、气象和物候观测的宝贵经验总结，彰显了我国古代科学的伟大成就。它的二分二至和四立，共同构成了八节，这八节主要反映了天文季节的变迁。而雨水、惊蛰、清明、谷雨、小满、芒种、小暑、大暑、处暑、白露、霜降、小雪、大雪、小寒和大寒等节气，则更明确地指示了气候和农事的季节变化。
特别值得一提的是，大暑和大寒分别被视为一年中最热和最冷的时段。大暑紧随夏至之后，大约在夏至后一个月，这段时间与传统的“三伏”中的中伏相吻合；而大寒则出现在冬至后一个月，与“三九”相仿。因此，民间有“冷在三九，热在中伏”的说法。
值得注意的是，天文季节与气候季节之间存在显著的差异，但它们又相互关联。相比之下，西方的四季划分则更侧重于气候因素，将二分二至作为四季的起点，这样的划分方式使得西方四季比我国的天文四季推迟了一个半月。
例如，在我国，从立春到春分的一个半月被视为春季的前半段，而在西方，这段时间却属于冬季的后半段。尽管如此，无论是我国的四季还是西方的四季，都是根据二分二至来划分的，具有明确的天文意义。
然而，这两种划分方法都未能全面反映气候的特点。天文上，一年被划分为四个大致相等的季节，同一季节在全球各地都有固定的起始和结束时间。但在气候上，春夏秋冬的长度并不总是相等的，而且同一季节在不同纬度的起始和结束时间也会有所不同。
为了更准确地反映地面的气候状况，我们需要采用气候学的标准来划分四季。通常，气候学以候平均温度作为季节划分的依据：候温高于22℃的时期被定为夏季，低于0℃的则为冬季，介于两者之间的则为春季和秋季。这样，全球各地的春夏秋冬四季就都有了共同的温度标准。当然，由于地理位置和气候条件的差异，同一地点的四季长度可能并不相同，不同地点的同一季节也可能不会同时开始或结束。此外，并非所有地方都具有完整的四季变化。
地球上的五带§-五带概说地球上的热带、南北温带和南北寒带，这五个地带统称为五带。五带具有以下三个特点：
首先，五带是季节地带。尽管地球上处处都有季节的变换，但具体的季节变化却因地区而异。为了更清晰地展现这种差异，我们可以将全球划分为五个具有独特季节特点的地带，即五带。
其次，五带是天文地带。季节的变化不仅体现在气温的高低上，还反映在昼夜长短和正午太阳高度的变化上。五带的划分正是基于这些天文特点，不受海陆、大陆东西岸、高山平原等实际气候条件的影响。
最后，五带是纬度地带。由于昼夜长短和正午太阳高度的分布和变化都随着纬度的不同而有所差异，因此，五带的划分完全依据纬度来进行。这种划分方式简洁明了，以正午太阳高度和昼夜长短为唯一标准，每个地带都具有一定的纬度范围和相应的季节变化范围。
§-2五带的划分
地球上的五带是根据天文现象的纬度差异来划分的。其中，正午太阳高度的季节变化是一个关键因素，特别是太阳是否有直射光线的问题。南北回归线就是划分有无直射阳光的纬度界线，它把地球划分为热带和南北温带。在回归线之间的地带，太阳每年会有两次直射机会；而回归线以外的地区则没有太阳直射现象。其次，昼夜长短的季节变化也呈现出明显的纬度差异，特别是极昼和极夜现象。极昼和极夜现象的纬度界线是由南、北极圈所划定的。这两个圈线将地球划分为温带和寒带，同时也代表着天文现象的特殊区域。在赤道到南北极圈的地带，极昼和极夜现象并不存在；而在南北极圈上，则会出现每年各有一天极昼和极夜的情况。从南、北极圈分别向两极延伸，夏季会有极昼现象，而冬季则会有极夜现象。
通过南、北回归线和南、北极圈这四条重要的纬线，我们能够清晰地划分出全球的五个纬度带：热带、南、北温带和南、北寒带。热带是唯一有太阳直射的纬度带，跨越赤道南北；而南、北寒带则是各自拥有极昼和极夜的纬度带，分别位于南、北半球的两极区域。南、北温带则作为过渡地带，介于热带和寒带之间，既无太阳直射又无极昼和极夜现象。需要注意的是，尽管热带跨越赤道，但并不分为南、北热带，而南、北温带和南、北寒带则具有相同的天文特征，但这些特征的出现时间却相反。例如，当北温带经历昼长夜短的时候，南温带则恰好相反；同时，当北寒带出现极昼时，南寒带则会出现极夜。
-3五带分论热带，这个宽度为23°26′×2=46°52′的低纬地带，占据了全球总面积的8%。它因正午太阳高度的季节变化而独特，经历了两次极大和极小值，且这些数值在全球五带中都是最高的。因此，热带享受着最强烈的太阳辐射，被誉为“热带”。然而，这里的季节变化并不遵循传统的春夏秋冬，昼夜长短的季节变化幅度也相对较小，白昼时长始终在3时25分至0时35分之间。
尽管热带内部的纬度差异较小，但天文现象仍有所变化。在赤道，春秋二分时会出现太阳直射现象。随着纬度的上升，太阳直射点逐渐向北或南移动，至南北回归线时合二为一。就昼夜长短而言，赤道上始终昼夜等长。而在南、北纬4°25′以内，昼夜长短的季节变化幅度非常小，仅在半小时以内；但在南北回归线上，白昼的长短则相差可达2小时50分。
南、北温带是五带中面积最广、纬度跨度最大的区域。它们各跨纬度43°08，面积占比高达9%。在这一区域内，正午太阳高度的变化幅度为23°26′×2=46°52，且随纬度的增加而降低。同时，昼夜长短的变化幅度也显著扩大，从南北回归线的2时50分差异到南北极圈的极昼和极夜现象。——南、北寒带，这两个高纬度的地带，形状如同圆形，其半径均为23°26′。在五带中，它们的面积相对较小，仅占地球总面积的3%。这里的天文特征显著，极昼和极夜现象交替出现，同时太阳的高度也相对较低。在夏季，极昼现象普遍存在，而在冬季，则会出现极夜现象，这是寒带地区的共同特征。值得注意的是，极昼和极夜的持续时间会随着纬度的增加而延长：在南、北极圈，这两种现象各持续一天；到了南、北纬75°，则每年各有00天的极昼和极夜；而抵达南、北两极时，这种现象更是持续整整六个月。尽管在极昼期间，太阳始终在地平线以上，但其高度却始终保持较低水平。特别是在北至日时，北极的太阳仅在地平线上方23°26′范围内运动。这些地区之所以被称为寒带，正是因为太阳高度过低所致，尽管全球的平均昼长是相同的。