3.白昼与黑夜各长多少小时

白昼和黑夜分别是12个小时，但随着四季变化时间长短有所不同。在地球不同地方，有时候一昼夜不仅仅指的是二十四小时！比如在南极与北极，有些时候一年就是一个大昼夜，半年白天，半年黑夜。

每年3月21日前后，太阳直射点在赤道，北极太阳全天不落。一天24小时都在白昼中度过。这就是极昼。以后，随着太阳的直射点北移，北极极昼范围逐渐扩大，到北半球夏至日，极昼扩大到北极圈。

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北半球夏至日，太阳直射点位于北回归线，北半球各地白昼最长，黑夜最短。北半球冬至日，太阳直射点位于南回归线，北半球各地白昼最短，黑夜最长。例如40°N夏至日昼长为14小时51分，夜长就是9小时9分。

从理论上来讲，如果不考虑大气的折光作用，同一个地点的最长昼一应该等于最长夜。但是实际上一个地点一年的最长昼大于最长夜，因为有大气层的影响。

白昼和黑夜分别是12个小时，但随着四季变化时间长短有所不同，以冬至这天为例，对于处于北半球的我们来说此时白天最短黑夜最长，冬至也是全年正午太阳高度最低的一日，就北京市区而言，冬至这天白昼仅有9小时20分，而太阳高度也仅有26°42'。

北半球秋分日以后，太阳直射在南半球，北极开始太阳终日不出。一天24小时都在黑夜中度过，这就是极夜。直到第二年北半球春分日以前，北极全在漫漫长夜中度过。愈靠近北极，极夜持续的天数愈多。北极持续的极夜天数为174天。在这期间，北极半年黑夜。

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春分过后，南极附近就会出现极夜，此后极夜范围越来越大；至夏至日达到最大，边界到达南极圈；夏至日过后，南极附近极夜范围逐渐缩小，至秋分日缩至0。

秋分过后，北极附近出现极夜，此后北极附近的极夜范围越来越大；至冬至日达到最大，边界到达北极圈；冬至日过后，北极附近极夜范围逐渐缩小，至春分日缩至0。

春秋二分，全球昼夜等长；冬夏二至，它同经线交角最大，全球昼夜长短差值最大，由于大气折光作用和太阳视半径的存在，它实际上比大圈略小。

由于黄赤交角的存在，使地球公转过程中各纬线圈上昼弧与夜弧的长度不断地发生变化，从而产生了昼夜长短的变化。晨昏圈是地球上的大圈，但由于大气的散射作用等，在日出以前和日没以后天空仍较明亮，因此它实际上要比大圈略小些。

由于地球是一个不发光、不透明的球体，所以同一时间里，太阳只能照亮地球的一半。向着太阳的半球是白天（昼半球），背着太阳的半球是黑夜（夜半球）。昼半球和夜半球的分界线（圈）叫晨昏线（圈）。它是由晨线和昏线组成。其中顺着地球自转方向，从白昼变为黑夜的界限是昏线，从黑夜变为白昼的界限是晨线。

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晨昏线将纬线圈分成两部分，即昼弧和夜弧，昼弧与夜弧的长短决定了位于该纬线圈上的点的昼夜长度。春、秋分，晨昏线平分所有纬线圈，全球各地昼夜相等；太阳直射南半球时，北半球昼短夜长，纬度越高，昼越短；太阳直射北半球时，北半球昼长夜短，纬度越高，昼越长，南半球与之相反。

若α最大，则晨昏线（圈）与极圈相切。极圈内极昼或极夜范围最大，若北极圈内极昼（南极圈内极夜），则太阳直射北回归线，此时为北半球夏至日；若北极圈内极夜（南极圈内极昼），则太阳直射南回归线，此时为北半球的冬至日。