編者按："浩瀚的空天還有許多未知的奧秘有待探索"，為此，中科院之聲與中國科學院國家空間科學中心聯合開設“Calling太空”科普專欄，為大家講述有趣的故事，介紹一些與空間科學和航天相關的知識。

“太陽打西邊出來了”幾乎每個中國人都聽到過，也明白是什麼意思——在地球上，太陽“永遠”是東升西落的，如果看到太陽從西邊的地平線升起，說明發生了不可思議的怪事。但是，實際上真的是這樣嗎？如果我說，随着季節的更替，太陽升起的東南西北方向，也在改變呢？

現在大家都很熟悉，太陽之所以“東升西落”，是因為我們居住的地球，在宇宙當中自西向東自轉。對下圖中地球上的人來說，我們就是先從比自己更靠東的方向看到太陽，随後太陽移動到自己頭頂，最後太陽從比自己更靠西的方向離開視線，故而“東升西落”。

（圖片來自網絡）

但是，地球的自轉相對于繞着太陽的公轉平面來說，自轉的軸是傾斜的。地軸相對于公轉平面傾斜的角度是66°34′。太陽距離地球非常遠，太陽光照到地球時，相當于平行光，它直接照射在地球的位置就跟随着季節變化的傾斜“姿勢”有關：

如果陽光從傾斜軸的側面而來，就會直射地球的中間部分，也就是赤道——印度尼西亞、新加坡就在赤道附近，一年四季都非常炎熱。一年當中，春分（3月21日）、秋分（9月23日）前後，太陽光就直射赤道。

如果傾斜的地球的北極朝向太陽，此時陽光直射的是北緯23°26′的緯線上，稱為北回歸線，回歸的意思是陽光明年還會來這裡。咱們中國的台灣就處在北回歸線上。因此，中國大部分地區都在北回歸線以北。并且，陽光可以把北極的另一側、北緯66°34′以北全部照亮，北緯66°34′的緯線稱為北極圈。一年當中，夏至（6月22日）前後，太陽光直射北回歸線，并照亮北極圈中的北極地區，這裡一天到頭都是白天，稱為極晝。與之相對的，南緯66°34′的緯線稱為南極圈，在夏至的時候，整個南極圈中的南極地區整天都照不到陽光，稱為極夜。

傾斜的地球與平行的太陽光（圖片來自網絡）

如果地球繞着太陽轉過半個圈去，傾斜的地球的南極朝向太陽，陽光直射的是南緯23°26′的緯線上，稱為南回歸線。和上邊的原理相似，一年當中，冬至（12月22日）前後，太陽光直射南回歸線，南極出現極晝、北極出現極夜。

1985年以前，地球表面的回歸線的唯一标志是我國台灣省嘉義縣的“北回歸線标”石碑，它表明北回歸線從那裡經過。1985年7月15日，我國在廣東省從化縣又建立了一座高達27.55米的北回歸線标志塔，塔身呈火箭形，東、西、南、北各有拱門，塔底正中鋪有大理石，以紅色瑪瑙嵌入中圓點，以示太陽直射位置。1997年竣工的位于廣西桂平市的北回歸線标志公園，也是一處北回歸線的标識。

廣西桂平市的北回歸線标志公園（圖片來自網絡）

一年當中，太陽光直射的位置是周而複始動态變化的。夏至時分太陽光直射北回歸線是一年中的最北端，我國大部分地區都酷暑難耐；從夏天到秋天，太陽直射點逐漸南移，北方氣溫也逐漸減低，到秋分時候太陽直射赤道，多數地區已經秋高氣爽；從秋天繼續到冬天，也就是咱們現在這個時間，太陽直射點已經去了南半球，我國大部分地區進入寒冬；冬至之後，太陽直射點逐漸北移，春暖花開，直至再次進入夏季。在這個過程中，隻有台灣、海南等地始終有充足的陽光維持炎熱的天氣。

由于直射點是變化的，極晝、極夜也并非是整個南極圈、北極圈内一同出現，具體極晝、極夜範圍的緯度是90°減去太陽直射點的緯度，比如太陽直射北緯10°，此時北緯80°以上出現極晝，南緯80°以上出現極夜。

因此，地球上不同的地區因為陽光照射的多寡而形成特定的氣候，北回歸線和南回歸線之間的地區為熱帶，這裡太陽可以直射，獲得的熱量最多；北回歸線和北極圈之間的地區為北溫帶，南回歸線和南極圈之間的地區為南溫帶；北極圈和南極圈所圈定的地區為北寒帶和南寒帶。溫帶地區太陽終年隻能斜射，獲得的熱量适中。我國大部分地區位于北溫帶内，屬于溫帶氣候。

氣候帶的分布（圖片來自網絡）

咱們書歸正傳，既然太陽的“東升西落”，是地球自西向東自轉時，地球上的人們觀察太陽相對于地球上的東西方向而感受到的，那麼，由于地球傾斜的自轉，太陽光照射的角度不同，地球上不同地方的人，會不會得出第一縷陽光來自不同方向的結論？答案是肯定的。

對于北極點來說，它是地球的最北之處，對這裡的人而言，太陽任何時候都在南方；南極點也相似，太陽任何時候都在北方。而在出現極晝和極夜的地區，沒有日出和日落，也就不用考慮太陽升起的方向。但剛好出現極晝和極夜的那個緯度線的人看到了日出和日落的瞬間，對北半球的人來說日出和日落都在北向，而對南半球的人來說日出和日落都在南向。

同前，太陽光直射北回歸線時的晝夜晨昏線（圖片來自網絡）

對于全球其他地方的人呢？這就要看季節了。

在春分-秋分時，太陽光直射地球赤道，全球其他地方均為日出正東、日落正西，也就是最嚴格而标準的太陽“東升西落”。

在春分之後、秋分之前，也就是咱們北半球的夏季前後，太陽光直射北半球，全球其他地方均為日出東北、日落西北。所以，有時候我們會覺得太陽竟然是北邊升起的。

在秋分之後、春分之前，也就是北半球的冬季前後，太陽直射南半球，全球其他地方均為日出東南、日落西南。咱們中國現在經曆的就是這個狀态。

來源：中國科學院國家空間科學中心

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