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第五章 季節與氣候

第五章 季節與氣候

就是這樣的不同才有了季節的劃分:春天微風徐徐,百花盛開;夏天有著金黃色稻田;秋天是豐收的季節;冬天是所有植物休眠的時刻。雖然溫帶的物產沒有熱帶的那麼豐盛,那麼多樣化,但是對於我們來說卻更有價值。小麥、葡萄還有最有價值的家禽都適合生存在溫帶。而且,只有在這樣的氣候下,人類才可以發揮最大的幹勁和聰明才智,創造出藝術、科學以及工業的偉大奇迹。法國跟溫帶地區的其他國家一樣,被認為是最適合人居住的地方。
地球公轉軌道上A點到C點的這段軌跡中(圖9),除了我們討論過的幾個位置,它還經過這兩點之間的中間位置。在地球位置變化的過程中,白天和黑夜的分界線會逐漸遠離或靠近相對的極點,這使得白天黑夜的時間發生變化,同時也改變了太陽光線的傾斜度。9月22日這天,地球運行到B點,到達A點和C點的中間。這個時候,太陽是直射到赤道上的,因此白天和黑夜的分界線就剛好經過兩極,每個地方的白天和黑夜是均等的,都是12小時。3月20日這天,地球運行到D點,整個地球的白天和黑夜時間一樣長,也都是12小時。我們把9月22日叫做秋分,3月20日叫做春分。「分」這個詞是指整個地球晝夜平分。
當北半球日長夜短時,南半球是什麼狀況呢?看插圖就一目了然了。從中可以看出,往南白天在慢慢縮短,而黑夜在慢慢延長,因為沒有陰影的部分在逐漸縮小,有陰影的部分在逐漸擴大。同時,南極附近的地方沒有白天,地球自轉時,這一區域並不會轉到有太陽光照射的地方,所以24小時之內,都是黑夜。因此,在6月21日,這部分區域是極夜。我們把圖中的R圈叫做南極圈。
在日長夜短的季節,由於夜晚時間太短,白天吸收的熱量並不會完全耗盡,未耗盡的熱量就會慢慢累積下來,所以夏季越近,溫度就越高。可是,隨著冬天的逼近,情況就相反了,夜晚越來越長,白天越來越短,由於夜晚時間長,所以溫度就會降很多,這讓白天的溫度也在逐漸下降。從以上兩個原因我們可以知道:因為太陽光線傾斜度的不同,白天和黑夜長短的不同,溫帶地區最熱和最冷季節時的溫度有很大的差異。
南北半球的光照強度、日照時間不一,這是很好解釋的。圖10向我們展示了地球到達圖9中的A點時(也就是6月21日)與太陽的相對位置,那些平行線所表示的是太陽光線。這裏,我們沒有把太陽畫出來,因為如果按正確的比例畫,它與地球之間的距離有300米,在這本書上根本沒法呈現,所以我們就用這些太陽光線來代表太陽,地球在自轉的同時,也受到太陽光的照射。
這些地區長年陽光普照,一年四季都是夏天,花團錦簇。在這些地方,我們可以看到成片的棕櫚樹,樹榦高大粗壯,樹上繁盛的葉子像撐開的傘一樣,籠罩著周圍矮小的灌木;還可以看到大片的鮮花爭奇鬥豔,在我們寒冷的國度,這樣的鮮花只有九-九-藏-書在溫室里才見得到。這裏鳥兒的種類甚至比花兒還多,它們的羽毛色彩斑斕,非常絢爛,完全可以和昂貴的寶石、稀有金屬匹敵。不僅如此,在蜂鳥的鳴聲中,好像隱約可以看見絢麗的紅寶石、綠寶石以及金屬發出的光芒。這裏的大象可以在大地上隨意行走,跟其他巨型動物一樣,它邁出的一小步都很可能會引起地面震動;還可以聽到飢餓的獅子、老虎、黑豹發出的嘶吼聲;還可以看到巨大的爬行動物,如蛇、蜥蜴,它們能在密密麻麻的草地上挖出洞來,到最後樹木可能都會被連根拔起。在這樣一個動植物主宰的地方,生活在那裡的人類顯得很渺小。這兒的氣候很不宜人,人們都懶洋洋的。在這麼大的太陽下,不適合活動,也不適合思考。
如果知道了6月21日這天哪個地方受到太陽直射,就知道了哪些地方是最熱的。你們還記得前面講過的鉛垂線吧——與地球表面垂直的線,鉛垂線如果被延長,一定會通過地球球心。在圖10中,太陽光直射到T點,如果把太陽光線延長,那麼一定會經過球心,像這樣的光線就叫做垂直光線,它是指與地球表面垂直的光線。假如站在T點,就能感到一股強烈的熱量。這個位置的太陽光是最強的,T圈上所有的點都是一樣的,正午的時候都受到太陽光直射。我們把T圈稱作北回歸線,在6月21日這天,北回歸線上所有的點都將受到太陽直射。
在這種惡劣氣候下生活的人類大部分的時間都用來打獵和捕魚。打獵是為了解決溫暖問題,捕魚是為了填飽肚子。半腐爛的乾魚,有臭味的鯨油,這些在我們看來很噁心的東西,卻是他們的三餐。通過捕魚,還可以獲得生火的燃料,比如魚骨和鯨脂片。事實上,幾乎沒有樹木可以在這裏生存,不管有多麼堅固,都難以抵擋如此惡劣的冬天。在很北的拉普蘭,只有矮小的灌木叢和大麥這樣堅強的農作物可以生存。在拉普蘭以北,連灌木叢也沒有,只有在隱蔽的岩石縫裡能看到稀疏的雜草在快速成長,播撒種子。更北的地方,夏天也很少能看到一整片融化掉的雪,整片土地幾乎都被冰覆蓋,根本不可能有植物生存。
我們還把6月21日稱作夏至,12月21日稱作冬至。「至」是指這一天的太陽處在最高的位置。在北半球,6月21日這天,太陽到達最高點,之後就開始向南半球移動;在南半球,在12月21日這天會出現同樣的情況,之後就開始向北半球移動,然後重新開始下一輪的運行。當然,太陽之所以出現上升和下落,只是由於地球繞太陽的公轉以及地軸與公轉軌道之間的傾斜度。

圖10
越過南北極圈線,直到兩極,還有兩個地帶,被稱作寒帶。在寒帶,太陽光線的傾斜度以及read.99csw•com白天和黑夜的時間差都比其他地帶的要大。在北極圈上,最長的白天有24小時;在南極圈上,最長的夜晚有24小時。從北極圈往北,白天的時間越來越長,而在極點處將有6個月一直都是白天;從南極圈往南,夜晚的時間也會越來越長,而極點處將會有6個月一直都是夜晚。因為在兩極有半年時間太陽光線都不會被擋住,而另外半年時間,則完全接受不到太陽的照射,所以在兩極,有半年是白天,半年是黑夜。在那些白天很長的時期,太陽不會落下去,半夜跟中午一樣也可以看到太陽。有些地方,這樣的日子會有好幾天,有些可能會長達幾周,甚至會持續好幾個月。即使太陽光線不是那麼的強,其長期下來也是讓人受不了的。航海家們已經發現:受到太陽的持續照射,有些隱蔽海灣的船上的焦油已經融化消散了。
假設現在是6月底了,這個時候的太陽是起得最早的。在我們所在的地方,這段時間,早上4點太陽就會從東方升起開始它一天的行程,日照時間長達16個小時,直到晚上8點太陽才會完全消失不見。正中午的時候,太陽幾乎是在我們頭頂的正上方,所以要看它的話,必須盡量向上看。不過這時候的太陽是非常耀眼且非常熱的!幾乎所有的太陽光都籠罩著整個大氣層,它的熱氣也滲進大地。在這個季節,我們會擁有最長的白天和最短的夜晚,白天有16個小時,夜晚有8個小時。再向北一點點,白天時間變長,夜晚時間變短。在有些地方,可能早上6點太陽就升起來,而到晚上10點才落下去;還有些地方,凌晨1點太陽就爬起來了,半夜11點才落下去;甚至有些地方太陽幾乎一直照射,太陽還未消失在地平線之前又馬上升了起來;離北極很近的地方是沒有黑夜的,在那裡,你會看到太陽從不落山,晚上和白天一樣亮,而在北極圈,太陽有時連續幾周甚至幾個月都不會落到地平線下,到了晚上依然可以像白天一樣看到太陽。
由於受到太陽引力的作用,地球圍繞著太陽在恆定的軌道上做圓周運動,周期是365天6時9分10秒,如此年復一年,從未間斷。在沒有任何支點支撐的情況下,地球以每小時10800千米的速度公轉,卻從來沒有偏離過假想出來的運行軌道。僅僅是想想如此快的速度,都會讓人感覺眩暈;但同時這個速度也是很緩慢的,只要稍微想一下,就會有一個大體的概念。地球在圍繞著太陽轉的同時也在自轉,自轉的周期是24小時,正是由於它的自轉,才有了白天黑夜的交替變換。地球自轉的軌道並不是水平的,相對於地球的公轉軌道,地軸是傾斜的,而且這個傾斜度始終不變。也就是說,地軸的方向一直都是一樣的,換言之,不管地球運行到公轉軌道上的哪個位置,地軸所指的方向都是一致的。
來看下圖11,你們就會更明白了。圖11所表示的是,12月21日這天地球受太陽光照射的情況,也就是地球運行到圖9中C點時read•99csw•com的情況。在地球繞著太陽轉了一大半圈后,地軸的傾斜度始終保持一致,並沒有任何的改變。不過,這時候太陽光是從相反的方向射到地球表面,因為地球已經轉到公轉軌道的另一端,這時候的太陽跑到地球的右側了。很快就可以看出:在北極圈以內都是黑夜,沒有白天,而整個北半球的所有地方黑夜比白天長,越往北,黑夜的時間越長。還有,赤道上白天和黑夜仍然是均等的;而在南半球,白天比黑夜長,南極圈以內的地方沒有黑夜。
由於太陽光線分佈不均勻,所以我們把地球分成5個區域或環,叫做帶。赤道經過的地方就叫做熱帶,包含了北回歸線和南回歸線之間的地帶。在熱帶區域,中午的時候,太陽一般都在最高點或者最高點附近,而太陽光線一般都是直射到地面,因此這個區域溫度都很高。在赤道上,一整年中白天和黑夜都是一樣長的,季節的變化並不是很明顯。雖然夜裡的溫度也會比白天的低,但是由於每天日照時間很長,吸收的熱量非常多,因此一年四季的溫度變化都不會很大。
至於太陽光線,你可以看到,是直射到S點的,因此,在地球一天的運行過程中,太陽光會直射到S所在的圈上;越偏離這個圈的地方,太陽光線的傾斜度就越大。我們把S圈稱作南回歸線,12月21日這天,南回歸線上所有的點都將受到太陽直射。
現在,我們再往下看,看圖中的T圈,假設地球正在自轉,那麼在這個圈上,一開始收到太陽光照射的那些點,就會隨著地球的自轉轉到黑夜區域,也就是沒有太陽光的區域。這圈上的點也會經歷白天和黑夜之間的變換,從圖中還可以看出,白天的時間總是比黑夜的長,因為有太陽光照射的部分比沒有被照射的部分要大。因此,這圈上的點的白天比黑夜長。至於圖中的北極圈與T圈之間的部分,越靠近北極,白天就越長,黑夜就越短;而越靠近E圈(也就是赤道)所在的地方,白天就越短,黑夜就越長。仔細看圖,就能明白上面所講的內容了。同樣通過圖,我們還可以看出赤道上的每一個點,白天和黑夜的時間是均等的,都是12小時,因為赤道兩邊,黑的和白的各佔一半。
簡單總結一下:6月21日,北半球白天很長,溫度很高,而南半球白天很短,溫度很低;12月21日,南半球白天很長,溫度很高,而北半球白天很短,溫度很低。

圖11
6月21日這天,只有北回歸線上的點才會受到太陽直射,也只有射到北回歸線上的太陽光線被延長後會通過地球球心。而射到其他地方的光線都是斜的,同時,在北回歸線的兩邊,越往北或往南,光線的傾斜度越大,自然溫度也會越低。法國差不多是在北回歸線和北極圈的中間,雖然在6月21九*九*藏*書日這天太陽光線不是垂直的,但是也已經比任何時候都更接近於垂直,所以,在這天太陽也是接近最高點的。
熱帶兩邊的地帶被稱為溫帶,一邊是北溫帶,一邊是南溫帶,中間被熱帶隔開,北溫帶位於北回歸線和北極圈之間,南溫帶則位於南回歸線和南極圈之間。溫帶是不受太陽直射的,因而太陽光都是斜照到這部分區域,只是冬天光線的傾斜度會比夏天的大,因此溫帶的溫度會比熱帶的低。在每個溫帶,一年中日照時間最長的一天的長度取決於這個地方與赤道的距離——從14到24個小時不等。
地軸與地球的公轉軌道之間是有一定的傾斜度的,這一點我之前已經講過,而且從插圖上也能看得很清楚。從圖9中,可以看出,太陽光一次只能照射到球體的一半,另外一半是照不到的。因此,當地球的這一半是白天,那麼另一半就是黑夜。圖9中陰影部分所表示的就是太陽照不到的地方。面向太陽的白色部分表示白天,背向太陽的那部分則是黑夜。如圖所示,因為地軸是傾斜的,所以白天和黑夜的分界線並沒有經過兩極,而是穿過北極的右側,南極的左側。現在先想象一下地球繞著地軸轉,除了極點之外,地球表面上的每一個點都會繞著地軸做圓周運動,離極點越近的點,軌道長度就越小。現在,你們大體清楚地球自轉是怎麼一回事了吧?不過還是覺得這一切都很神秘,對吧?
太陽光射到地面產生的熱量因角度不同而不同,直射比斜射產生的熱量要多些。受太陽直射的地方溫度會很高,而受斜射的地方溫度會相對低一些。要理解這個道理很簡單,就跟我們用火爐取暖一樣。取暖的時候,我們會把手放在火爐正上方,這樣感受到的熱量是最多的,就跟太陽的直射一樣;當移開一點點的時候,感受到的熱量就不是那麼多,溫度也不會那麼高,就跟太陽斜射一樣。雖然地球是整個暴露在太陽光下的,但是每個地方接收到的太陽光都是不同的。有些地方是太陽直射,而有些地方不是。因此,在同一個時間,地球上各個地方的溫度不盡相同。有些地方是酷暑,有些地方則是寒冬。
但是,當冬天來臨時,就變成一天24小時都是黑夜,而且連續6個月都是這樣的,天氣異常寒冷。在這樣嚴峻的天氣下度過冬天的少數探險家告訴我們:體溫計里的水銀都被凍結了。也就是說那裡的溫度至少在零下40攝氏度。據說,葡萄酒、啤酒等放在木桶里的發酵酒都變成了冰塊;杯子中的水一潑出去就會變成冰塊落下來;從鼻子呼出來的氣,會結成針形的霜;還有如果拿金屬塊時,稍微不注意也很容易傷到皮膚。除了上面所講的,海也會結成冰,乾燥的大地,一眼望去,到處都是雪,到處都是冰。
6個月過去后,到了12月下旬,就是冬天了。會有什麼樣的轉變呢?這時候,要找太陽就不用把頭抬得很高了,只要稍微抬下,往前看,就能看到太陽差不多就在正前方。你會發現,太陽不是那麼耀眼了,而且好像產生的熱量也read.99csw•com不高!發生什麼了?是它與地球的距離變遠了嗎?還是太陽的火在慢慢熄滅?兩者都不是。太陽的光還是那麼強烈,而且產生的光熱跟6個月前是一樣的,傳送到地球上的也是保持不變的。同時,太陽與地球之間的距離並不是變遠了,反而是更近了。還有,你們發現白天變得非常短了嗎?早晨太陽8點才升起來,而下午4點就已經落下去了。這時候白天變成8小時,而晚上有16個小時,剛好與6月份的時候是相反的。越往北,夜晚的時間越長,延長到18個小時、20個小時、22個小時,相應的,白天的時間越短,縮短到6個小時、4個小時、2個小時。在北極附近,太陽照射不到,只有黑夜,中午和夜晚都是一樣的。
圖9向我們展示了地球公轉軌道上的四個最主要的位置。到A點,6月21日,夏天來了;B點,9月22日,秋天已到;C點,12月21日,冬天降臨;D點,3月20日,春天出現了。當地球在A點和B點之間運行時,那就是夏天;B點和C點之間就是秋天;C點和D點之間就是冬天;而D點和A點之間就是春天。在這裏,還需特別注意,在四個位置上,地軸指的都是同一個方向。由於地球的自轉和公轉,地球和太陽之間的相對位置發生了變化,才有了四季的變換。
如果現在你可以在腦海中想象出地球自轉的現象,那就沒什麼難的了。只要理解了地球自轉的道理,那麼從圖中很自然地就能看出:在北極和P圈(與白天黑夜的分界線相切)之間的這部分,在地球自轉一周的過程中,沒有一個時刻是離開太陽光的照射的;相對的,在南極和R圈之間的這部分,在24小時之內,始終沒有太陽光的照射,所以這部分一直都是處於黑暗之中。我們把圖中的P圈叫做北極圈,在6月21日這天,沒有黑夜。
連續幾個星期,太陽都不會出現在地平線上,只有黑夜,沒有白天,中午和夜晚都是一樣的暗。不過當天放晴時,也不完全是黑的,因為還有星星和月亮,在白雪的反射下,發出了足可以照明的光。此外,北極的天空在絢爛的北極光的影響下,還時不時發出光芒。北極光是指光與天頂發生碰撞產生的一種電學現象,就像大煙花一樣。在狗拉著的雪橇的幫助下,這些荒涼地區的人類去捕捉那些長著白色厚皮毛的動物,這在當地是很重要的商業活動。
向相反的方向走,或者說向南走,你會看到完全相反的景象:太陽不很刺眼,溫度不高,白天時間短,晚上時間長;在南極附近,則沒有白天,只有黑夜。因此,在6月末,南北半球的黑夜和白天的時間完全是相反的:北半球日長夜短,陽光很刺眼,溫度很高,在北極的地方持續日照;南半球日短夜長,陽光很微弱,溫度很低,在南極的地方沒有日照。

圖9