《談天說文》夏天為什麼比較熱

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夏天為什麼比較熱？這算是天文的問題嗎？天氣的冷熱不是屬於氣象的科學嗎？每天的氣象報告不都說些下雨啦，溫度啦，或者是否有豪大雨、颱風等訊息，殊不知，地球的炎熱夏天其實也是個天文問題。

夏天之所以炎熱，絕對脫離不了太陽的酷曬，不過冬天也有太陽，沒道理冬天的太陽會進入省電模式，變得比較涼快。既然太陽發出的熱度不會有一年四季的變化，那就想看看是否有其他的方式可以讓地球感受到一年四季的變化。其實太陽所造成的溫度變化，在一天當中就會有差別，而這個問題在中國的春秋時期就曾被提出，在《列子湯問篇》中寫到，孔子曾遇到兩位小朋友爭論太陽之遠近，其中一位小朋友認為太陽剛升起的時候離我們較遠，中午的時候較近，另一位小朋友持相反的說法，他認為太陽剛升起的時候看起來比較大，所以比較近，這時先前的小朋友提出反駁，太陽剛升起的時候，天氣比較涼，所謂「日中如探湯，此不為近者熱而遠者涼乎？」熱湯離得愈遠，愈涼，這是否也是四季變化的原因？

早上的太陽到底是比較靠近，所以「大如車蓋」，還是因為離我們比較遠，才會「滄滄涼涼」，這個答案連孔子也不知道。不過我們知道夏天和冬天的太陽大小相差不多，因此猜測夏天的太陽離我們比較近，所以比較熱。我們剛才說夏天比較熱是天文的問題，也就是說我們要從天文的角度下手。首先，要知道地球和太陽之間位置和移動的關係，自從哥白尼提出日心論之後，我們逐漸接受地球繞行太陽的觀念，地球公轉的軌道是個橢圓形（如圖1），橢圓形就是把圓形壓扁（如圖2），圓形有1個圓心，圓上的每一點到圓心的距離都是一樣的，而橢圓是有2個焦點，橢圓邊線上的每一點到兩焦點的距離和是一樣的，不僅地球是橢圓的公轉軌道，所有行星都是以橢圓的軌道繞行太陽，而太陽正是在橢圓軌道的焦點位置。

地球如果是在橢圓軌道上，太陽在焦點位置，那麼地球到太陽的距離是會隨時改變，時近、時遠。當地球走到圖1甲的位置，離太陽最遠，大約是1億5260多公里；走到乙的位置，離太陽最近，大約是1億4750多萬公里，那麼地球在甲的位置時，便是冬天，乙的位置是夏天嘍！抱歉，答案是錯的。當地球離太陽最近的時候，北半球是冬天，南半球卻是夏天，離地球最遠的時候，北半球是夏天，南半球是冬天。並且最遠和最近的位置，所造成的溫度差只有4度左右，很明顯，夏天和冬天的溫度差不只4度，遠近絕不是四季差異的主要原因。

其實日初、正午的冷熱原因和四季溫差一樣，從圖3便可了解其中端倪。當太陽剛從地平線升起，太陽光是以斜射的方式照在地面，正中午的時候，卻是直接照在地表。太陽斜射在地表，有比較大的面積受到日照（如圖3），而直射的時候，照到的面積比較少，這表示直射的時候，太陽光的能量比較集中，因此正中午的溫度較高。同樣的理由也適用於四季的變化，地球的南北極方向是以大約23.5度傾斜（如圖4），因此當地球走到離太陽最近的位置時，太陽光斜射在北半球，直射在南半球，也就是說北半球處在最冷的冬至，南半球則是最熱的夏至。當地球走到離太陽最遠的位置，情況正好相反，北半球處在夏至，南半球處在冬至。

雖說距離不是炎夏和酷冬的主要原因，但從圖4仍可以發現，南半球的夏天比北半球的夏天更接近太陽，也就是說南半球的夏天比北半球的夏天熱那麼一點！不過南半球的這種優勢並不能維持很久，地球南北兩極的方向是會像陀螺一樣擺動，這種擺動稱做「進動」，地球的進動周期是2萬6000年，經過1萬3000年，整個態勢會完全反轉（如圖5），北半球的夏天反而比南半球的夏天更接近太陽。人常說一個人的運勢會「30年河東、30年河西」，對地球而言，應該是1萬3000年河東、1萬3000年河西才對。