年四季的更替与地球自转有关（地球运动日复一日）

1 日复一日：地球自转

2 年复一年：地球围绕太阳公转

3 四季更替

太阳的直射角为什么在南北回归线之间循环变化（随纬度、季节做有规律的变化）？

如果赤道面和黄道面平行的话，相同纬度在不同的时间点的太阳入射角应该是相同的。

相同纬度在不同的时间点的太阳入射角不同，是因为赤道面和黄道面不不行，有交角，称为黄赤交角。

黄赤交角形成了太阳直线点的循环变动：

地球直径12756公里，距日1.4960亿公里，影响地面温度的主要因素还是阳光入射角的不同。

四季的变换并非是由于日地距离发生了什么改变，而只是由于某地太阳高度角的变化，即正午太阳光线对于地平面的交角的变化（太阳在当地的仰角）。一年当中，太阳的直射点在南北回归线之间游弋，于是地表便答案赤日炎炎的暑热功能万物萧条的寒冬间交替。以北京为例（北纬39°54N'），这个角度在冬至为26°40'，春秋为为50°6'，夏至为73°32'。冬夏相差约47°。

正是这个47°才导致了地表单位面积上所接受的太阳辐射强度大为改变，这就是造成冬夏的主要原因。（北京在北回归线以北，太阳光线在此地区永远没有垂直90°的阳光直线。）

太阳光线到达地球时可以视为平行光线，假设单位面积内光束所携带的能量为E，当太阳光线直射地面时，单位面积地面接收到的能量也为E，如下图（左）所示：

直射点单位面积能量/太阳高度角为β单位面积能量=1/sinβ（sin90°=1）

太阳高度角范围为0°<=β<=90°，在此范围内sin函数为单调递增函数，因此太阳高度角越大，单位面积内接收到能量越多。

由此可见，地表温度与太阳高度角密切相关。如清晨与黄昏，太阳斜射地面，所以升温较慢。在北极地区的夏至日前后，出现极昼，虽然日照时间长，但太阳高度角小，所以气温仍然很低。当然地面实际接收到的太阳辐射量，不仅与太阳高度角相关，也地形、地势、地表物质组成、大气层厚度、云层稀薄都有关系。

5 斗转星移

为了认星方便，人们用假想的线条将亮星连接起来，构成各种各样的图形，或人为地把星空分成若干区域，这些图形连同它们所在的天空区域，中国称之星官，西方叫做星座（Constellation），可以理解为“星星的座位”。

同一星座的恒星只是说它们在天空中的投影相对靠近，它们在物理上并无任何实际联系。

1928年，国际天文联合会正式公布了88个星座，并规定以1875年的春分点和赤道为基准的赤经线和赤纬线作为划分星座范围的界限。其中北天29个，黄道12个，南天47个。

各个星座组成的星空整体是没变化的，众星之间虽也有相对运动，但因距离十分遥远，在几千年这样的短时间里显现不出来，所以称其为恒星。但时间拉到10万年，星空就会面目全非了。

为什么不同季节同一地点同一时刻夜晚星空不一样？

地球白天默认的交替，就是地球自转运动的反映，地球自转一周时间：23小时56分4.09秒。

地球运动除了自转，还有公转。由于地球每年（恒星年）绕太阳公转一圈，而地球上的人通常感觉不到地球的运动，正如坐在行驶的车辆中的人感觉周围的物体向后运动一样，看到的是太阳在恒星组成的星空背景上向后运动，每年转一圈。太阳在周年视运动中，大约穿过十二个星座。

太阳周年视运动是一种相对星空背景自东向西的运动，以恒星时来计量。1 恒星日＝24恒星小时。

相对星空背景而言，地球自转一周时间比太阳出没的周期差约4分钟，那么使地球人看起来，在不同夜晚的同一时刻观察星座时,会发现天空中的星座的位置会逐渐西移。15天星座提前升起1小时、1个月提前2小时、3个月则提前6小时升起，因此构成了一年四季不同的星空景象。

由于地球每天都会在公转轨道上前进一点儿，晚上看到的星空也就每天变化一点儿。我们来计算一下，地球公转一周，一年过去，星空会回到原来的位置，相当于变化了360度。而地球自转一周，一天过去，星空东升西落，也相当于变化了360度。所以每天在轨道上前进的这一点儿，差不多相当于自转1度所造成的星空变化（实际是差一点点不到1度），而自转1度所需要的时间是多少呢？很容易算出来，60*24/360=4分钟。春天凌晨2点的星空和夏天晚上20点的星空是一模一样的（春天到夏天，星空角度相差了90度，时间就是6小时，夏天的2点回调6小时，就是前一天晚上20点）。

在史前，游牧民们发现星座可以帮助他们识别方向，在北半球最熟悉的星座当然是北斗七星。使用大熊星座的指极星可以找到北极星。北极星指示北方，在以后的几千年里它一直是识别背向的最好标志。

参考：

http://edson.tw/earth/EarthSeasons/EarthSeasonscn.htm

https://www.toutiao.com/i6517118311782679048/

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