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有时候，当我们要对一些习以为常的现象进行解释的时候，常常会感到难以下手，似乎比解释那些特殊的事物还要困难。例如当我们非得在尝试用七进制或者十二进制的时候，才意识到从小就学会的十进制计数法是多么简便；又或者只有我们在开始接触过欧几里得的几何学时，才察觉到欧几里得几何学的优点。而在天文学中，人们也常常通过对地心引力做一些假设的变化，以更好地了解它在生活中的作用。因此我们不妨也使用“假设”的方法，来对地球绕日运行的情形作一个更好的解释。
我们在课本上学到过，地球运行轨道所在的平面与地轴夹角大约为
个直角，即
，下面我们来作个假设如果这个角度就为，90°，即我们想象地轴垂直于地球运行轨道的平面，会对我们的世界产生怎么样的影响呢？
实际上，这个假设也曾在凡尔纳的幻想小说《底朝天》中被炮兵俱乐部会员提出过。小说中的炮兵军官企图“把地轴竖起来”，使地轴与地球公转所在平面的夹角变为直角，如果这个假设成立，自然界会发生什么不一样的地方呢？
首先产生变化的是小熊座α星，也就是如今地球上看见的北极星，将不再是“北极星”了。因为随着上述夹角的改变，整个星空都将会绕空中的另外一个点旋转，这意味着，这颗星将不再落在地轴延长线附近了。
第二个改变发生在四季的交替上，或者应该说，四季交替将会消失。解释这件事让我们先从现在季节交替的根据说起。问你一个最为简单的问题：你知道为什么夏天会比冬天热吗？
以北半球为例，夏季比冬天更热的原因在于以下几点：第一，因为地轴与公转轨道的平面是有角度的，所以地轴的北端会离太阳更近，因此白天比黑夜更长。所以太阳照射在地面上的时间本身就比较长，而且由于夜晚太短，地面没有足够的时间散热，就造成了吸热多、散热少的情况。第二，同样是因为地轴与公转轨道平面有夹角，所以太阳光线与地面所成的角度也更大，这意味着，夏天地面接收太阳的照射不仅时间更长，而且程度更大。而冬天却恰恰相反，不但时间更短，程度更小，而且夜晚还有更多的时间散热。
在南半球其实也一样，只不过发生在6个月以后（或者以前）。而冬夏之间的春秋两季之所以气候相像，是由于南北极与太阳的相对位置一样，地球的光暗分界线与经线几乎重合，所以白天跟黑夜的时间几乎等长。
但是一旦地轴垂直于公转轨道平面，四季的这些变化都将消失。因为此时地球与太阳的相对位置永远固定，也就是说，地球上的所有点永远只处在一个季节当中，相当于我们现在的春季或秋季。全球各地将永远昼夜等长，如同我们现在的3月和9月下旬，或者在木星上的情况。
这个变化将在如今所说的温带中比较显著，在热带则改变不明显，而在两极上气候将与现在相差甚远。因为大气的折光作用，两极上的天体位置都会微微提高（图1-16），所以太阳将一直在地平线上浮动而不落下，换句话说，也就是两极上永远都是白昼，说准确点儿，是永远都将处于早晨。虽然那时太阳会一直处于一个较低位置，斜射无法带来很大的热量，但由于全年持续的照射，现在严寒的极地气候也将变得温暖和煦，这也算是地轴竖直所带来的唯一好处，不过这毕竟无法弥补改变对地球其他地区造成的不良影响。
图1-16 大气折光作用。从天体 S 2射出的光线，穿透地球上的大气层，在每层大气中都要受到折射而偏向。所以，观察者 B 所看到的光线，仿佛是从 S 2′射来的
我们不妨再作一个假设：这一次地轴与公转平面的夹角不再是直角，而是直角的一半，即45°角。在这个改变之下，春秋分日将依然和现在无异，是昼夜平分的。但在6月，太阳将处于纬度45°的天顶，而不再是
，所以那时的纬度45°将会出现热带的气候。而在圣彼得堡所在的纬度60°，太阳距离天顶也只有15°，在这个太阳高度下，当地的气候也与真正的热带无异了。同时，温带将会消失，热带与寒带直接相连。在整个6月，莫斯科、哈尔科夫都将处于极昼。冬季恰恰相反，在整个12月，莫斯科基辅哈尔科夫波尔塔瓦等城市都一直是极夜。而热带在冬季会出现温带气候，因为中午太阳高度将在45°以下。
所以这个假设将给热带和温带带来不少损失，只有极地地区受到了一些恩惠：在经过比如今要更加严寒凛冽的冬季以后，两极会迎来如温带一样的温暖夏季，中午太阳高度也将达到45°，并持续整整半年。因此，在温暖的阳光照射下，南北极的冰雪将不复存在。
第三个假设更加疯狂，假设如同太阳系遥远的天王星一样，地轴就处在公转的平面上（图1-17)，地球同时“躺着”围绕太阳旋转和绕轴自转，又将带来什么新的变化呢？
图1-17 假设地轴就处于地球公转平面上，地球怎样绕着太阳旋转
在这个假设下，极地附近的地区将会出现长达半年的白昼与长达半年的黑夜。在这半年的白昼里，太阳将沿一条螺旋线慢慢从地平线上升到天顶位置，然后再沿螺旋线慢慢降落到地平线之下。昼夜交替之时则会出现连日不断的微明，因为在太阳尚未完全落入地平线的时候，会一连几天起伏于地平线附近，同时围绕天空旋转。到了夏季，那些冬天积累的冰雪都将迅速融化消失。中纬度的各地，白昼将会从春季开始变长，直至出现极昼。
前面提到过，这种运行情况跟天王星很类似，因为它的自转轴与它绕地球公转的轨道平面夹角仅有8°，你也可以把它看作是“躺着”绕太阳公转的了。
在这三个假设之下，我们对地轴倾斜度与气候情况的关系大概有一个比较清晰的了解了。原来“气候”一词在希腊文中作“倾斜”之意，看来也并非偶然。