最熱的天是在“三伏”，還是夏至

我們有幸生活在生命的樂園——地球。這里不僅有適于生物生存和繁衍的條件，還有四季的變化。春季萬紫千紅，繁花似錦；秋季紅葉簇簇，碩果累累；夏天可以下水游泳，搏擊風浪；冬天能挑戰嚴寒，溜冰滑雪。為什么在地球上的一些地方，一年之中會發生溫度的周期性變化呢？

地球圍繞太陽運轉的軌道不是正圓，而是橢圓形。有時地球離太陽近一些，有時遠一些。會不會是地球與太陽距離的變化造成四季的變化呢？地球離太陽最近時是1月初，距離是14 700萬公里。那可是北半球最冷的時候。地球離太陽最遠時是7月初，距離是15 200萬公里，反而是北半球很熱的時候。所以地球和太陽之間的距離變化不是四季形成的原因。

地球上豐富多彩的四季變化，是地球的自轉軸相對于圍繞太陽公轉的平面傾斜23.5°造成的。夏天，北半球傾向太陽，太陽光的方向與地面近于垂直，我們看到太陽在天上很“高”。冬天，南半球傾向太陽，北半球的人看太陽在天空中很“低”，陽光很“斜”。

這一高一低，差別就出來了。如果在晚上用手電筒照地面，手電筒垂直往下照的時候，被照亮的地方面積最小。越是斜著照，被照亮的區域面積越大。太陽位置“高”的時候，太陽光的熱量都集中在一個小區域，自然這個區域的地面接收的熱就多了。太陽光“斜”的時候，同樣的熱量要分散到更大的面積，單位面積接收到的熱量自然就少了。太陽“高”的時候，日照時間長。太陽越“斜”，日照時間越短。兩個因素加起來，才是地球上一些地方四季的成因。

說到這里，好像一切都清楚了。不過仔細想想，問題又來了。在夏至這一天，太陽在北半球最“高”，理應是最熱的一天。實際上，北半球最熱的時候不是夏至（大約在6月22日），而是在一個多月后的“三伏”，大約是7月12日到8月27日。冬至這一天，太陽在北半球最“低”，應該是最冷的一天吧。但北半球最冷的一天也不是冬至（大約在12月22日），而是一個月以后的“三九”，從第二年1月下旬才開始。這又是怎么回事呢？

主要的原因是地球被濃密的大氣層包裹。太陽光不是直接加熱靠近地面的空氣，而是先加熱地面。地面通過紅外輻射、空氣對流和水分蒸發把熱帶給空氣。每平方米的地表上面，有大約10噸空氣，可以儲存大量的熱。這就使地表的溫度不會太高。到了晚上，這些熱量又使地表的溫度不致過低。因此，地球上大部分地區的晝夜溫差只有幾攝氏度到十幾攝氏度。

這樣一來，每天的平均溫度就不完全取決于從太陽得到多少熱量了，而是每天得到的熱量和散失的熱量之間的差。夏至那天北半球從太陽那里接收到的熱量的確最多，但是在夏至過后的幾十天中，雖然太陽的位置不是最高了，但還是相當高；日照不是最長了，但還是相當長。每天接收到的熱量還是超過散失的熱量，所以日平均溫度繼續升高，到“三伏”天升到最高。只有當太陽足夠“低”，每天接收的熱量少于散失的熱量后，溫度才開始降低。同理，冬至過后，北半球雖然日照逐漸增加，但是每天接收的熱量還不足以彌補散失的熱量，所以“三九”天才最冷。當日照強到能超過每天的熱量散失時，“五九、六九，沿河看柳”的春天就來了。

同樣的道理，每天中午12點是太陽最“高”的時候，但是一天之中溫度最高的時候不是中午，而是下午兩點左右。

如果是在室內，沒有空調，房屋（墻壁加家具）能儲存很多的熱，溫度的變化也會和太陽的高度不同步。夏天室內感覺最熱的時候不是中午，而是傍晚。盡管外面已經比較涼快了，但是墻壁和家具還在不斷地把白天儲存的熱放出來，以紅外輻射的方式“烤”我們，所以有穿堂風也不覺得涼快。靠近大江的地方，如中國的重慶、武漢、南京，由于江水在白天被太陽曬熱，太陽“落山”以后這些熱再散發出來，傍晚就分外的熱，形成著名的“火爐”城市。

有趣的是，地下的溫度也和地表的溫度變化不同步。比如8月6日一般是地表日平均溫度最高的時候。但是在地下60厘米處，要到8月20日溫度才最高。在地下1.5米處，就要等到9月10日。在地下3.5處，要等到10月29日。到了地下9.4米處，夏季和冬季就和地表反過來了。窯洞冬暖夏涼，就是這個原因。地下的冬夏與地表相比在時間上可以相差很大，有些植物根部細胞的繁殖反而是在冬天進行，夏天停止。

火星上空氣稀薄，不僅晝夜溫差大，日平均氣溫與日照相比，也沒有明顯的滯后現象。金星上又是另一番景象了，由于大氣過于濃密（是地球上大氣壓的90倍），主要是溫室氣體二氧化碳，從太陽進來的熱量很難“逃脫”，使得金星表面燙如煉獄，鉛在上面都會融化。這樣一比，我們生活在地球上，真是很幸運。

(雨珊摘 文/朱欽士）