405 地球上的五带

§405-1 五带概说

地球上的热带、南北温带和南北寒带，总称五带。概括地说，五带的性质有如下三条：

——五带是季节地带。地球上到处都有季节。但是，具体的季节因地而异。地球上没有全球统一的夏季和冬季，也就没有统一的季节变化。如果把全球按季节变化的不同，分成五个地带，使每一地带在季节变化方面具有一定的特点，这就是这里所说的五带。这些特点是一个地带的共性；对于不同地带说来，是个别地带的个性。

——五带是天文地带。季节变化主要有两个方面：天文方面和气候方面。前者就是昼夜长短和正午太阳高度的季节变化；后者主要是气温高低的变化。这里说的五带，完全根据它们的天文特点，是天文地带。天文地带的划分，有两个具体标准，即有没有直射的太阳光和有没有极昼（夏季）和极夜

（冬季）现象。总之，天文地带强调太阳的光照情况。

——五带是纬度地带。昼夜长短和正午太阳高度的分布和变化，都因纬度而不同。因此，按照昼夜长短和正午太阳高度划分五带，就是按纬度划分五带。这种划分，不考虑海陆影响，也不考虑大陆东岸和西岸，高山和平原的差异，甚至也不考虑实际气温的高低、雨量多寡以及盛行风向的差异。

总之，五带的划分，以纬度为唯一标准，即以正午太阳高度和昼夜长短为标准。这样，每一个地带有一定的纬度范围，因而有一定的昼夜长短和正午太阳高度的季节变化的范围；相邻两个地带，以特定的纬线为界线。

§405-2 五带的划分

地球上的五带，是根据天文现象的纬度差异划分的。首先，正午太阳高度的季节变化有其纬度差异，其中最突出的是有无直射阳光。划分有无直射阳光的纬度界线，就是南、北回归线。它们是热带和南北温带的天文界线。在南、北回归线之间的地带，每年有二次太阳直射；在回归线上，每年有一次直射。回归线以外的地带，没有太阳直射。

其次，昼夜长短的季节变化，有其纬度差异，其中最突出的是有无极昼和极夜。划分有无极昼（夜）的纬度界线，就是南、北极圈。南北极圈是温带和寒带的天文界线。从赤道到南北极圈地带，没有极昼（夜）现象；在南北极圈上，每年各有一天极昼和极夜。从南、北极圈分别到南极和北极，夏季有极昼，冬季有极夜。

有了南、北回归线和南、北极圈这四条纬线作为天文地带的界线，全球就分成五个纬度带：热带，南、北温带和南、北寒带。热带是跨赤道的唯一有太阳直射的纬度带；南、北寒带是南、北半球各自唯一的有极昼和极夜的纬度带；南、北温带则是南、北半球从热带到南寒带和北寒带的过渡地带， 即既没有太阳直射，又没有极昼和极夜的地带。

热带虽跨赤道南北，但不分南、北热带。南、北温带和南、北寒带，具有共同的天文特征。但是，出现这种天文特征的时间相反。例如，当北温带昼长夜短、北寒带出现极昼的时候，南温带则是昼短夜长、南寒带出现极夜。

图 4－27 五带的划分

§ 405-3 五带分论

根据五带之间的天文界线，热带、温带和寒带，各有自己的具体的天文特征：

——热带是宽度为 23°26＇×2＝46°52＇的低纬地带。它的面积在全球总面积中占 39.8％。在正午太阳高度的季节变化方面，它有两次极大和极小值：两次极大值都是 90°；两次极小值都不小于 43°8＇。这些数值在全球五带之中都是最大的。因此，那里得到最强的太阳辐射，因而被称为热带。由于正午太阳高度每年有两次极大和极小值，那里的季节变化无法用现成的春夏秋冬来表示。昼夜长短的季节变化幅度很小，白昼不会长于 13 时 25 分，

也不会短于 10 时 35 分。

在热带内部，天文现象的纬度差异虽小，但还是显著地存在着。就正午太阳高度而言：在赤道，一年两次的太阳直射，出现在春秋二分。随着纬度

的增高，北半球的两次太阳直射，逐渐向北至日（6 月 22 日）接近；南半球则向南至日（12 月 22 日）接近。到南北回归线上，合二而一，分别出现在南至日和北至日。就昼夜长短而言，赤道上终年昼夜等长。在南、北纬 4° 25＇以内，昼夜长短的季节变化，不超过半小时；在南北纬 8°24＇以内， 变幅不超过 1 小时。但到南北回归线上，白昼的长短，相差可达 2 小时 50 分。

图 4-28 热带、温带和寒带的面积

——南、北温带是五带中两个宽度最大和面积最广的纬度带。它们各跨纬度 43’08’2 面积占全球总面积的 51.9％。在这两个纬度带内，最高和最低的正午太阳高度，最长和最短的白昼时数，都是一年一度的。正午太阳高度的变化幅度，都是 23°26＇×2＝ 46°52＇。但是，由于正午太阳高度的极大值，都随纬度的增加而降低，同样的变化幅度，在不同的纬度具有不同的物理意义和气候意义。在这两个纬度带内，昼夜长短变化的幅度，随纬度的增加而显著地扩大。在南北回归线上，最长和最短的昼长，相差只是 2 时

50 分；到南北极圈，就出现极昼和极夜了。

——南、北寒带是两个圆形的高纬地带。它们的半径都是 23°26＇。在五带之中，它们的面积是最小的，仅占地球总面积的 8.3％。它们的天文特征，一方面是极昼极夜现象；另一方面是太阳高度很低。夏季的极昼和冬季的极夜，是整个纬度带的共同特征。但是，极昼和极夜的日数随纬度增高而增加：在南、北极圈，极昼极夜全年各有一天；在南、北纬 75°，每年各 100 天；到南、北两极，每年各为六个月。极昼期间，尽管终日太阳不落，其高度始终很低。在北至日，北极的太阳终日在地平以上 23°26＇兜圈子。它们之所以成为寒带，原因就在于太阳高度太低，因为全年的平均昼长，全球是一致的。

复习与思考

●什么时侯太阳赤经的变化最快？太阳赤纬呢？

●按半昼弧公式：cost＝－tgφ·tgδ，回答下列问题：

①公式中的 t 指什么？

②昼夜等长的条件是什么？

③昼长夜短和昼短夜长的条件是什么？

④极昼和极夜的条件是什么？

●根据昼夜长短的纬度分布规律，按“五·一”节的昼长，将下列各地排列序次（从长到短）：北京（40°N）、上海（31°N）、哈尔滨（45°N）、新加坡（1°N）、雅加达（1°S）、墨尔本（37°S）和开普敦（34°S）。

●根据昼夜长短的季节变化规律，把各月 1 日按北京的昼长排列序次（从长到短）：1/1，1/2，⋯，1/12。

●按正午太阳高度公式：H＝90°－φ＋δ，回答下列问题：

①式中的“90”－φ”可理解为什么？

②在何种条件下，正午太阳当顶？在何种条件下，正午太阳高度为零？

③6 月 22 日，北极圈上的正午太阳高度多大？列式推算之。

④这时，南半球与之相应正午太阳高度的纬度是多少？

⑤在 30°N 地方，测得正午太阳高度 H＝36°34＇，问：这次观测是在何日进行的？

• 9 月 23 日，一根竖直的杆子，在正午时的影长与杆高恰好相等，试确

定该地的地理纬度。

●黑龙江省的漠河（φ＝ 53. 5°N），素有“中国的北极”之称。问：

①该地 6 月 22 日正午太阳高度多大？

②夜半太阳“低度”呢？是否有白夜，为什么？

●每逢新年来临之日（元旦），太阳的位置及行踪如何？

①是日太阳黄经约为多少？

②太阳直射在哪个半球？

③太阳直射点向北还是向南移动？

④太阳直射点向赤道还是向高纬移动？

●什么是季节的半球性因素和全球性因素？为什么地球在轨道上接近近日点的时候，我们这里却是寒冷 的冬季？

●若地球自转轴垂直于其轨道平面，将如何影响地球上各地的昼夜长短和四季变化？

●若地球轨道的偏心率（e）增大到 0.5，四季情形将变得怎样？

●如果黄赤交角增大为 45°，这时，“五带”会有怎样的变化？