為什麼夏天和冬天的白天長度不同?

琥珀
琥珀冬天一到傍晚,天很快就黑了,夏天卻遲遲不暗。這究竟是為什麼呢?
30秒看懂答案
琥珀答案就藏在地球的傾斜裡喔。

地球自轉的軸傾斜約23.4°,並保持這個方向,花1年繞太陽轉一圈。北半球朝太陽傾斜的夏天,太陽從天空高處經過,所以白天長;朝反方向傾斜的冬天,太陽從低處經過,所以白天短。原因並不是和太陽的距離。

地球的軸傾斜約23.4°

地球每天像陀螺一樣轉一圈(自轉),並花1年繞太陽轉一圈(公轉)。自轉的軸並不是垂直立在公轉的平面上,而是傾斜約23.4°。而且在繞太陽轉的期間,軸始終朝著同一個方向。

太陽路徑的高度會改變

6月左右,北極那一側朝向太陽,所以在日本等北半球地區,太陽會從天空高處經過。太陽在一天中升到最高時的高度,叫做「正午太陽高度」,這個高度越高,從日出到日落的時間,也就是白天就越長。12月左右,南極那一側朝向太陽,北半球的太陽從低處經過,所以白天變短。白天最長是在夏至前後,最短是在冬至前後。春分和秋分前後,各地的白天和黑夜長度幾乎相同。

圖:6月左右和12月左右的太陽路徑
6月左右(夏至前後)太陽從高處經過白天長12月左右(冬至前後)太陽從低處經過白天短因為地球的軸傾斜約23.4°(以北半球為例)

路徑的形狀是為了容易理解原理而畫的示意圖。

琥珀
琥珀原來太陽從天空多高的地方經過,會決定白天的長短呢。

不同地方的變化不一樣

白天長度的變化,會因緯度(離赤道往北或往南有多遠)而有很大的不同。在赤道附近,白天和黑夜的長度一年到頭都差不多。緯度越高,變化越大;到了夏至前後,北極附近會出現太陽整天不落下的永晝,南極附近則會出現太陽整天不升起的永夜。北半球和南半球的季節與白天長度的變化正好相反。

半夜仍在地平線附近發光的太陽,以及倒映在水面上的雲
夏至前後,靠近北極的地區會出現太陽整天不落下的永晝。照片:Catrin1000. / CC BY-SA 3.0 / 維基共享資源

和太陽的距離無關

很多人以為「夏天是因為地球離太陽比較近」,但這並不正確。地球繞行的軌道很接近圓形,和太陽的距離變化不大。而且地球最接近太陽是在1月左右,最遠是在7月上旬左右,對北半球來說,反而是冬天近、夏天遠。如果原因是距離,北半球和南半球應該會是同一個季節才對。

想知道更多

  • 日出最早的日子在夏至之前,日落最晚的日子在夏至之後。日落最早的日子,大約在冬至前10天。
  • 如果軸完全沒有傾斜,就不會有季節變化。相反地,如果像天王星那樣幾乎橫躺,就會有白天非常長的夏天和黑夜非常長的冬天。
  • 一般認為,地球的軸之所以傾斜,是因為地球剛形成不久時,曾有大型天體撞上來。
琥珀
琥珀決定白天長短的不是和太陽的距離,而是約23.4°的傾斜。真想比較看看夏至和冬至的天空呢。

三選一小測驗

夏天和冬天白天長短不同的原因是?

看答案
  1. 和太陽的距離改變
  2. 地球的自轉軸是傾斜的
  3. 太陽的亮度改變

地球的自轉軸是傾斜的 地球帶著傾斜的自轉軸繞太陽運行。夏天太陽走得高,白天長;冬天太陽走得低,白天短。

參考資料

  1. 暦Wiki 季節はなぜ変化するのか?国立天文台 暦計算室(日文)
  2. 暦Wiki ところ変われば季節も変わる国立天文台 暦計算室(日文)
  3. 暦Wiki 昼や夜の長さの季節変化国立天文台 暦計算室(日文)
  4. What Causes the Seasons?NASA Space Place(英文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。