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因为受到太阳引力的作用，地球绕着太阳在运行轨道上一年又一年从不间断地进行着圆周运动，周期为365天6时9分10秒。在什么支点都没有的情况下，地球以10800千米每小时的速度绕日公转，却从未偏离过自己的运行轨道。光是想想这么快的速度，都会让人觉得眩晕；但同时这个速度也是非常缓慢的，只要稍微想想，就会对此有个大体的概念。地球在公转的同时也在进行周期为24小时的自转，正是因为它的自转，才出现了昼夜交替的现象。相对于地球的公转轨道来说，它的自转轨道并不是水平的，地轴始终保持倾斜，而且斜度不变，即地轴的方向始终如一，也就是说，无论地球运行到公转轨道上的什么位置，地轴所指的方向都一样。
图9向我们展示了地球公转轨道上四个最主要的位置。A点的日期是6月21日，夏天来了；B点的日期是9月22日，秋天到了；C点的日期是12月21日，冬天降临；D点的日期是3月20日，春天出现了。当地球运行于A点和B点之间时，就是夏天；运行于B点和C点之间时，就是秋天；运行于C点和D点之间时，就是冬天；运行于D点和A点之间时，就是春天。在这里，还需特别注意一点，那就是地轴在四个位置上指的方向是一样的。由于地球的自转和公转使地球与太阳之间的相对位置发生了变化，于是产生了四季的变换。
图9
假设现在是6月底，这时的太阳升起得最早。在我们生活的地方，太阳在早上4点就会从东方升起，开始自己一天的行程，直到晚上8点太阳才会彻底消失，一天的日照时间长达16小时。正午时，太阳基本上就在我们头顶的正上方，所以尽量向上看就能看到它。不过这时的太阳是十分耀眼且十分热的！太阳光几乎笼罩着整个大气层，它的热气也渗进大地。在这个季节，我们会拥有最长的白天和最短的夜晚，白天有16个小时，夜晚有8个小时。再向北一点点，白天时间变长，夜晚时间变短。在有些地方，可能凌晨2点太阳就升起来，而到晚上10点才落下去；还有些地方，凌晨1点太阳就爬起来了，半夜11点才落下去；甚至有些地方太阳几乎一直照射，太阳还未消失在地平线又马上升了起来；离北极很近的地方是没有黑夜的，在那里，你会看到太阳从不落山，晚上和白天一样亮，而在北极圈，太阳有时连续几周甚至几个月都不会落到地平线下，到了晚上依然可以像白天一样看到太阳。
向南走，或者说向相反的方向走，你看到的景象是完全相反的：太阳不怎么刺眼，温度也不高，白天的时间很短，晚上的时间很长；在南极附近，只有黑夜，没有白天。由此可知，在6月末，南北半球的白天和黑夜的时间是完全相反的：北半球阳光刺眼，温度很高，昼长夜短，在北极地区会出现持续的日照；南半球阳光微弱，温度很低，昼短夜长，在南极地区不会出现日照。
很好解释为什么南北半球的光照强度、日照时间不一样。图10向我们展示的是地球到达图9中的A点（即6月21日）时与太阳的相对位置，图中的平行线表示的是太阳的光线。我们在这里没有画出太阳，因为要是按照正确的比例画太阳的话，它应该与地球相距300米，这根本没法在本书中呈现，所以我们就用这些线来代表太阳，地球在绕地轴转动的同时，也受到了太阳光的照射。
地球的公转轨道与地轴之间存在一定的倾斜度，我之前已经讲过这一点，而且从本书的插图上也能将此看得十分清楚。从图9中可以看出，太阳光每次照射都只能照到球体面积的一半，另外一半是无法受到阳光的照射的。因此，当地球被阳光照到的这一半是白天时，另一半肯定就是黑夜。图9中地球的阴影部分表示的就是无法受到阳光照射的地方。对着太阳的白色部分表示白天，另一半的阴影部分则表示黑夜。如图10所示，因为地轴有一定的斜度，所以此时昼夜的分界线穿过了北极的右侧和南极的左侧，而没有经过两极。现在先想象一下地球在进行自转，地球表面的每一个点（除极点之外）都会绕着地轴旋转，而且距离极点越近，运行轨道就越短。现在，对于地球的自转你们应该大体上知道是怎么回事了吧？不过依然觉得这一切都十分神秘，是吧？
图10
如果你现在能够在脑海中对地球自转的现象进行想象，那就非常简单了。只要明白了地球自转的道理，就可以很自然地从图10中看出：在地球自转一周的过程中，北极和P圈（与昼夜的分界线相切）之间的部分无时无刻不在阳光的照射下；与此相对，南极和R圈之间的部分，在此过程中一直没有受到阳光的照射，所以这部分始终处于黑暗之中。我们把图10中的P圈叫作北极圈，在6月21日，这里没有黑夜。
现在，我们接着往下看图中的T圈，如果地球正在自转，那么在这个圈上开始能够受到阳光照射的那些点，随着地球的自转就会转到黑夜区域，即受不到阳光照射的区域。这个圈上的点也会经历昼夜交替。从图10中我们还可以看出，白天的时间始终比黑夜的长，因为能够受到阳光照射的部分大于不能受到阳光照射的部分。所以，这个圈上的点昼长大于夜长。图中T圈与北极圈之间的部分，离北极越近，昼越长，夜越短；T圈和E圈（即赤道）之间的部分，离E圈越近，昼越短，夜越长。认真看图，就能理解上面讲的内容了。同样，通过看图，我们还可以发现赤道上黑的和白的各占一半，也就是说赤道上的每一个点，昼夜长短是一样的，都是12小时。
当北半球昼长夜短时，南半球的情况怎样呢？看图10就知道了。从图中我们可以看出，越往南，昼越短，夜越长，因为白色的部分在逐渐缩小，阴影部分在逐渐扩大。同时，南极附近的地方都属于阴影部分，地球自转时，这一区域转不到可以受到阳光照射的地方，所以这里24小时都是黑夜。因此，这部分区域在6月21日是极夜。我们把图中的R圈叫作南极圈。
因为太阳光照射到地面的角度不同，所以产生的热量也不同，与斜射相比，直射产生的热量更多。能够受到太阳直射的地方温度很高，而受到太阳斜射的地方相对来说温度会低一些。这个道理很容易理解，就和我们用火炉取暖是一样的。取暖时，我们把手放在火炉的正上方，这样能够感受到最多的热量，如同受到太阳直射一般；当把手从火炉的正上方移开一点时，感受到的热量就有所减少，温度也没有那么高了，如同受到太阳斜射一般。虽然整个地球都暴露在太阳光下了，但是不同的地方接收到的太阳光也是不一样的。有些地方能够被太阳直射，而有些地方则不能。因此，地球上各个地方在同一个时间的温度也不尽相同。有些地方是酷暑时，另一些地方正好是寒冬。
如果知道哪个地方在6月21日能够受到太阳直射，就知道哪个地方是最热的了。我在前面讲过的铅垂线你们还记得吧，就是与地球表面垂直的线，如果延长铅垂线，它一定会从地球的球心通过。在图10中，太阳光直射T点，要是延长太阳光线，它一定会经过球心，像这种与地球表面垂直的光线就叫作直射光线。假如有人站在T点，就一定能感受到一股强烈的热量。这里的太阳光是最强的，T圈上所有的点都能在正午时受到太阳光直射。我们把T圈称作北回归线，在6月21日，北回归线上的任何一个点都能受到太阳直射。
在6月21日，只有北回归线上的点才能受到太阳直射，也就是说，只有射到北回归线上的太阳光线在延长后才能够通过地球的球心，而射到别的地方的太阳光线都是斜的。同时，在北回归线的南北两边，距离北回归线越远，光线的倾斜度就越大，相应地，自然温度也就越低。法国差不多是在北回归线和北极圈的中间，虽然在6月21日这天太阳光线不是垂直的，但是也已经比任何时候都更接近于垂直，这天的太阳是一年中升得最高的。
过了6个月，到了12月下旬，冬天来了。会发生怎样的转变呢？这时，要想看到太阳就不用把头抬那么高了，只要稍微抬起来一点，再往前看，差不多就能在正前方看到太阳了。你会发现，太阳不再耀眼，而且产生的热量似乎也不高了！这是怎么回事？是它距离地球更远了吗？还是太阳的火在渐渐熄灭？都不是。太阳的光依然那么强烈，产生的热量也和6个月前一样，地球接收到的热量也没有发生变化。同时，太阳与地球之间的距离不仅没有变远，反而还变得更近了。此外，你们有没有发现，白天变得特别短了？太阳在早晨8点才会升起，却会在下午4点落下去。这时白天的时间变成了8小时，而晚上则有16小时，与6月份的时候刚好完全相反。越往北，晚上的时间越长，甚至可以达到18小时、20小时、22小时，白天的时间相应地变短，甚至只有6小时、4小时、2小时。到了北极附近，因为不能受到太阳照射，而只剩下黑夜了，中午和夜晚没有什么区别。
看看图11，你们就更清楚了。图11向我们展示的是地球在12月21日受到太阳光照射的情况，即地球运行到图9中C点时的情况。此时，地球已经绕着太阳转了大半圈，而地轴的倾斜度还和开始时一样，并没有发生任何改变。不过，因为地球已经运行到公转轨道的另一端，太阳跑到地球的右边了，所以这时的太阳光是从与图10中相反的方向射到地球表面上的。我们很快就可以看出：在北极圈以北没有白天，都是黑夜，而在北半球的所有地方夜都比昼长，且越往北，夜越长。此外，赤道上依然是昼夜均分的；而在南半球，昼比夜长，南极圈以南的地方都是白天。
图11
你还可以看到，太阳光线是直射到S点的，因此，在地球自转的过程中，太阳光会直射到S点所在的圈上；离这个圈越远，光线的倾斜度就越大。我们把S圈叫作南回归线，在12月21日，南回归线上的任何一点都能受到太阳直射。
简单地对上述内容进行总结：6月21日，北半球温度很高，白天很长，而南半球温度很低，白天很短；12月21日，南半球温度很高，白天很长，而北半球温度很低，白天很短。
在地球公转轨道上A点到C点的轨迹中（图9），除了我们已经讨论过的两个位置之外，它还经过这两点中间的位置，即B点或D点。在地球位置不断变化的过程中，昼夜的分界线会渐渐远离或接近相对的极点，这会改变昼夜的时间，也会改变太阳光线的倾斜度。9月22日，地球运行到B点。这时，太阳直射赤道，因此昼夜的分界线正好经过两极，每个地方的昼夜时间都是均等的，即各占12小时。3月20日，地球运行到D点，整个地球也是昼夜等长的，即各占12小时。我们把9月22日称作秋分，把3月20日称作春分。“分”在这里指的是整个地球昼夜平分。
我们还把6月21日称作夏至，把12月21日称作冬至。“至”是指这一天的太阳处在最高的位置。在北半球，6月21日这天，太阳到达最高点，之后就开始向南半球移动；在南半球，12月21日这天会出现同样的情况，之后就开始向北半球移动，然后重新开始下一轮的运行。当然，太阳之所以出现上升和下落，只是由于地球的自转。
因为太阳光线的分布并不均匀，所以我们将地球分为5个区域或环，并将其称作带。赤道经过的地方就是热带，这一区域还包含了南、北回归线之间的部分。在热带，中午的时候，太阳通常会处于最高点或者在最高点附近，而太阳光线通常会垂直照射到地面，因此热带地区的温度都非常高。在赤道上，全年昼夜等长，没有明显的季节变化。尽管与白天的温度相比夜里的会略低，但是因为每天接收到太阳光照的时间都很长，吸收的热量非常多，所以一年四季的温度没有很大的变化。
这些地区长年都能照到阳光，四季皆夏，处处花团锦簇。我们可以在这些地方看到成片的树干高大粗壮的棕榈树，树上繁盛的叶子如同撑开的伞一般，将周围矮小的灌木都罩在里面；还可以看到大片的争奇斗艳的鲜花，在我们寒冷的国度，只有在温室里才能见到这样的鲜花。这里鸟儿的种类多种多样，甚至比花儿还多，它们那色彩斑斓的羽毛，十分绚烂，简直可以与稀有金属及昂贵的宝石媲美。不仅如此，我们好像还隐约可以从蜂鸟的鸣声中看见绚丽的绿宝石、红宝石以及金属发出的光芒。在这里，大象可以随意在大地上行走，与其他巨型动物一样，即使它只迈出一小步都有可能会使地面发生震动；还可以听到老虎、狮子、黑豹因饥饿而发出的嘶吼声；还可以看到体型巨大的爬行动物，如蜥蜴、蛇，在密密麻麻的草地上挖洞，到最后可能还会将树木连根拔起。在这样一个由动植物主宰的地方，人类往往显得很渺小。这里的气候并不宜人，在烈日的直接照射下，人们都懒洋洋的。这里不适合运动，也不适合思考。
热带两边是南、北温带，位于北回归线和北极圈之间的是北温带，位于南回归线和南极圈之间的是南温带。太阳不能垂直照射到温带，因此这些区域受到的太阳光都是斜照过来的，只不过夏天阳光的倾斜度没有冬天的大，所以温带的温度与热带相比要低一些。在每个温带，当地与赤道的距离决定了一年中日照时间最长的一天的昼长——从14到24小时不等。
在昼长夜短的季节，由于短暂的夜晚不能完全耗尽白天吸收的热量，未消耗的热量就会渐渐累积下来，所以离夏天越近，温度就变得越高。不过，随着冬天的逼近，情况就完全相反了，白天越来越短，夜晚越来越长。由于夜晚时间长了，温度就会降很多，使得白天的温度也跟着慢慢下降。我们可以从以上两个原因得知：因为太阳光线的倾斜度不同，昼夜长短也不同，温带区域最热和最冷季节的温度差异很大。
季节的划分就是因为这种不同才产生的：春天百花盛开，微风习习；夏天的稻田变成了金黄色；秋天是丰收的季节；到了冬天，植物开始休眠。尽管温带的物产不如热带的丰盛，种类也没有那么多，但是对于我们而言价值却更高。葡萄、小麦以及最有价值的家禽都适宜在温带生存。与温带地区的其他国家一样，法国也被认为是最适合人类居住的地方。
在南、北极圈和两极点之间还有两个地带，被称作寒带。与其他地带相比，太阳光线在寒带的倾斜度以及昼夜的时间差都要更大些。在北极圈上，白天最长达24小时；在南极圈上，夜晚最长也达24小时。从北极圈往北，白天越来越长，到了北极点，将有半年时间都是白天；从南极圈往南，夜晚也越来越长，到了南极点，将有半年时间都是夜晚。因为在南、北极点太阳光线都有6个月是不会被挡住的，而另外6个月，太阳光线则完全照不到那里，所以在两极，昼夜各为半年。在那些白天很长的时期，太阳从不落山，在半夜也可以看见太阳。这样的日子在有些地方会出现好几天，在有些地方可能会持续几周，甚至会长达几个月。就算太阳光线没有那么强烈，长时间如此也会让人觉得无法忍受。航海家们已经发现：有些隐蔽海湾的船上的焦油，由于受到太阳的持续照射，已经融化消散了。
但是，到了冬天，这里就变成24小时都是黑夜了，而且长达半年都是这样，天气非常寒冷。少数在如此严峻的天气下度过冬天的探险家告诉我们：就连体温计里的水银都被冻结了。换言之，那里的温度低于零下40℃。据说，放在木桶里的发酵酒，如啤酒、葡萄酒等，都变成了冰块；将杯子中的水泼出去，等到落下来时就变成冰块了；从鼻孔里呼出的气，会结成针形的霜；还有要是拿金属块时不太注意，就非常容易伤到皮肤。除了这些之外，海也会结冰，一眼望去，干燥的大地上，到处都是雪和冰。
太阳连续几个星期都不会在地平线上出现，这里只有黑夜，没有白天，中午和夜晚一样暗。不过要是天晴了，也不全都是黑的，因为还有月亮和星星，在白雪的反射下，发出的光足以照明。此外，在绚烂的北极光的影响下，北极的天空还会不时地发出光芒。极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生的现象，如同大烟花一般。生活在这些荒凉地区的人类，在狗拉雪橇的帮助下，会去捕捉那些长着白色厚皮毛的动物，这是当地非常重要的商业活动。
生活在这种恶劣气候下的人类将自己的大部分时间都用来打猎和捕鱼。打猎是为了获得御寒的毛皮，捕鱼是为了填饱肚子。在我们看来，有臭味的鲸油，半腐烂的干鱼，都是很恶心的东西，然而这些却是他们的三餐。他们通过捕鱼还能获得鱼骨、鲸蜡片等燃料。实际上，在这里基本上没有树木可以生存，无论树干有多么坚固，都无法抵挡如此恶劣的冬天。在很北的拉普兰，只长着矮小的灌木丛和大麦这种坚强的农作物。在拉普兰以北，就连灌木丛都无法生长了，只能在隐蔽的岩石缝里看到稀疏的杂草在生长，播撒种子。再往北，即便是在夏天也很少能看到一整片融化掉的雪，在那里冰雪几乎覆盖了整片土地，植物是无法生存的。