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到了3月21日这一天，无论是狂风暴雨，还是冰雪漫天，抑或是早已温暖如春，在天文学上这一天都算作是冬季的结束和春季的开始。但是很多人并不明白，选这一天作为春冬交界的依据是什么。
其实天文学角度上的春季开始，并不取决于变幻莫测的大气气候。就时刻的到来而言，同一时间在北半球只有一个地方迎来了春季的降临，所以很明显，气候特征在这一方面并不怎么与之相关，而且整个北半球也不可能有相同的气候状况。
实际上，与气象学当中的各种现象无关，天文学家在选定四季开始的日期时，关注的只是中午太阳的高度角、白昼长短等纯天文学上的现象，气候只属于附带的情况。
而3月21日这天与众不同的地方在于那天光暗分界线正好通过地球的两极。你可以做这样一个实验，用灯光照向地球仪，使地球仪被照面的分界线正好与经线重合，并垂直于赤道及所有的纬线圈。然后转动地球仪，你就会发现地球表面任意一点转动时的圆周轨迹正好被黑暗与灯光平分。这说明了每年的这一个时刻，地球表面的每个地方都正好昼夜等长。所以当天的白昼必定是一昼夜的一半，即12个小时。全球各地在这一天都在地方时间的早晨6点日出，晚上6点日落。
因此，全球各地昼夜等长的3月21日在天文学上又被称作“春分”，而半年以后还将迎来另一次昼夜平分的特殊日子——9月23日，被称作“秋分”。春分是冬春之交，而秋分则是夏秋之交。还要注意，南北半球的季节是正好相反的，当北半球是春分的时候，南半球正好是秋分。反之南半球的春分时节也是北半球的秋分时节。当赤道的一侧正在冬春交接时，它的另一侧正是夏秋的换季。
一年之中昼夜长短的变化情况如下：从9月23日到12月22日为止，北半球的白昼逐渐变短；而从12月22日到3月21日，白昼逐渐变长，期间白昼始终比黑夜要短。而从3月21日到6月21日，白昼逐渐变长；从6月21日到9月23日，白昼逐渐变短，不过期间白昼始终比黑夜要长。
对北半球的所有地方，以上所说的四个日期是天文学上四季的开始和结束。下面再把它们列出来：
3月21日——昼夜等长——春季开始；
6月22日——白昼最长——夏季开始；
9月23日——昼夜等长——秋季开始；
12月22日——白昼最短——冬季开始。
南半球情形正好相反，亦可类推。
以下向读者提问几个问题，请仔细思考，有助于对上述所说进行理解：
[ 题 ](1)地球的哪些地方全年都昼夜等长？
(2)今年3月21日塔什干地方时间几点日出？同一天东京的日出时间呢？南美洲阿根廷的首都布宜诺斯艾利斯又是几点日出？
(3)9月23日新西伯利亚地方时间几点日落？纽约是几点日落？好望角又是几点日落？
(4)8月2日赤道几点日出？2月27日呢？
(5)7月有没有可能出现严寒？1月有没有可能出现酷暑？
[ 解 ](1)赤道全年昼夜平分，因为光暗分界线总是会把赤道平分。
(2)和（3)在3月21日和9月23日，全球各地都是早上6点日出，晚上6点日落。
(4)赤道全年日出时间都是早上6点。
(5)在南半球的中纬度地区，7月可能出现严寒，1月可能出现酷暑。