竿影最长的一天

每年的 12 月 21 日或 22 日这天，是 24 节气中的冬至。这天，北半球的黑夜是一年中最长的，白天是最短的。从这天开始后，北半球的黑夜会逐渐缩短，白昼会渐渐变长。

早在 2700 年前，我们的祖先就发现，正午太阳照射到垂直插在地面上的竹竿上时，在地面上投射的竿影的长度是逐日不同的。竿影从最长变到最短再从最短变到最长，正好就是一年中从最冷的那天变到最热的那天， 再从最热的那天变到最短的那天。古人即把竿影最长的那一天定为“冬至”，竿影最短的那天定为“夏至”。

为什么正午的竿影会发生变化呢？这就要从地球的运动说起了。地球围绕太阳公转，由于地球是一个扁平椭球体，地球的轴（从南极到北极的轴线）并不与地球公转的轨道平面（黄道面）相垂直，而是倾斜了 22°50

′，因此地球围绕太阳公转时，会使太阳光线照射的方向与地轴的角度发生变化。当太阳直射地面时，太阳光穿过的大气层就薄，到达地球表面的能量就大，所以地面温度就升高；而当太阳光斜射地面时，太阳光穿过的大气压厚度就大，到达地球表面的能量就小，所以地球表面的温度就低。正是由于地球围绕太阳的公转才形成了地球上的春、夏、秋、冬四季。

地球除围绕太阳公转外，还同时不停地围绕自身轴自转。夏天，太阳悬挂在地面的正上方，因此，当地球自转时，太阳光就会早一点照到地面而晚一点离开地面，所以白天就长，夜晚就短。冬天，太阳光斜着照射地面，所以我们每天都会晚些看到太阳出山，而又会早点见到太阳落山。因此在冬天的白天就长，夜晚就短。

特殊的情况是地球两极的极地，太阳光对这两个地区的倾斜度最大， 因此它的白天与黑夜的长短也变化最大，甚至白天和黑夜都持续半年。这我们在前面已讲过了。