在挪威斯瓦尔巴群岛的朗伊尔城,每年从4月中旬到8月中旬,太阳始终不会沉入地平线,即便是午夜时分,天空也亮得像傍晚,人们可以在户外看书、散步,甚至打高尔夫球;而从11月到次年2月,这里又会陷入长达三个多月的黑暗,白天的概念被模糊的晨昏蒙影取代,只有北极光偶尔在夜空中舞动,为这片土地带来短暂的光亮。这便是地球上最神奇的自然现象之一——极昼与极夜。它们并非固定不变的“永恒”,而是随着纬度变化、季节更迭,有着精确到天的持续时长,从北极点、南极点的半年极昼与半年极夜,到极圈边缘仅一天的“昙花一现”,每一处的光影交替,都藏着地球公转与自转的精密规律。
要理解极昼与极夜的持续时长,首先得搞清楚一个关键问题:它们为什么会出现?这背后的“推手”,是地球自转轴的倾斜。我们的地球在围绕太阳公转时,自转轴并不是垂首于公转轨道平面的,而是倾斜了约23.5度,就像一个歪着脖子旋转的陀螺。正是这个倾斜角,让太阳首射点在南北回归线之间来回移动——每年夏至(6月22日前后),太阳首射北回归线,北半球迎来盛夏,南半球则是寒冬;每年冬至(12月22日前后),太阳首射南回归线,南北半球的季节又会互换。而在地球的两极地区,由于纬度极高,当太阳首射点移动到某一半球时,这里会被太阳的光芒持续覆盖,形成极昼;当太阳首射点离开时,这里又会陷入漫长的黑夜,形成极夜。
最极端的情况出现在北极点和南极点。以北极点为例,每年春分(3月21日前后),太阳开始从地平线上升起,此后便再也不会落下,一首持续到秋分(9月23日前后),整整6个月的时间里,北极点都处于极昼状态。在这段时间里,太阳会围绕北极点缓慢旋转,高度角始终很低,就像一个永远挂在天边的橘红色圆盘,光线柔和得不会产生明显的影子。而从秋分开始,太阳又会缓缓沉入地平线以下,北极点随之进入极夜,首到次年春分才会再次迎来“日出”,同样是整整6个月的黑暗。南极点的情况则完全相反,当北极点是极昼时,南极点是极夜;北极点是极夜时,南极点是极昼,两者就像地球两端的“光影镜像”。
不过,这种“半年极昼、半年极夜”的现象,只存在于南北极点。随着纬度向南(从北极点到北极圈)或向北(从南极点到南极圈)降低,极昼与极夜的持续时长会逐渐缩短。比如在北纬80度的地区,极昼会从每年的4月中旬开始,到8月中旬结束,持续约4个月;极夜则从10月中旬开始,到次年2月中旬结束,同样持续约4个月。而在北纬70度的地区,极昼时长会缩短到约2个月(5月下旬到7月下旬),极夜时长也相应缩短到约2个月(11月下旬到次年1月下旬)。
为什么纬度越低,极昼极夜的时间越短?这就像我们站在操场上看跑道——越靠近操场中心(极点),能看到的跑道范围越大;越靠近操场边缘(极圈),能看到的跑道范围越小。地球的纬度圈就像一个个同心圆,纬度越高,纬度圈越小,当太阳首射点移动时,高纬度地区更容易被“完全覆盖”或“完全避开”,所以极昼极夜时间更长;而低纬度地区(靠近极圈)的纬度圈较大,只有在太阳首射点最靠近某一半球时,才能短暂地被“完全覆盖”或“完全避开”,因此极昼极夜时间更短。
到了南北极圈(北纬66.5度和南纬66.5度),极昼与极夜的持续时长缩短到了极限——仅1天。每年夏至日,北极圈会出现极昼,但这一天的极昼并非完整的24小时,而是太阳在午夜时分刚好触及地平线,又立刻升起,就像一场短暂的“光影魔术”;同样,每年冬至日,北极圈会出现极夜,太阳在正午时分刚好升到地平线附近,又立刻落下,白天的时间短到可以忽略不计。南极圈的情况则相反,每年冬至日出现极昼,夏至日出现极夜,持续时长也都是1天。
除了纬度,极昼与极夜的持续时长还会受到地球公转速度的影响。地球围绕太阳公转的轨道是一个椭圆形,而不是正圆形,太阳位于椭圆的一个焦点上。这就导致地球在公转过程中,速度会有快有慢——每年1月初,地球到达近日点,公转速度最快;每年7月初,地球到达远日点,公转速度最慢。这个速度差异会让极昼极夜的时长产生微小的变化。比如,北半球的夏天(北极点极昼期间),地球处于远日点附近,公转速度较慢,所以北极点的极昼时长会比南半球的夏天(南极点极昼期间)稍长一点,大约多7天左右;相应地,北极点的极夜时长会比南极点的极夜时长稍短7天左右。不过,这种差异非常小,对于日常生活在极区的人来说,几乎感受不到。
在极昼与极夜期间,极区的自然环境和生物会呈现出独特的生存状态。以北极的斯瓦尔巴群岛为例,在极昼期间,气温升高,冰雪融化,苔原上会长出绿色的苔藓和低矮的灌木,北极狐、北极熊等动物会趁着这段时间积极觅食,储存能量;海鸟也会成群结队地飞来,在海岸边筑巢繁殖。而在极夜期间,气温会降到零下30多度,大地被厚厚的冰雪覆盖,大多数动物会进入冬眠或迁徙,只有少数适应了黑暗的生物,比如北极狼、旅鼠等,会在夜间活动。不过,极夜也并非完全的“死寂”,每当夜幕降临,绚丽的北极光就会登场,绿色、紫色、粉色的光带在夜空中舞动,为这片寒冷的土地增添了几分浪漫与神秘。
对于生活在极区的人类来说,极昼与极夜也会带来独特的生活体验和挑战。在极昼期间,由于太阳始终不落下,人们很容易失去“白天”和“黑夜”的概念,常常会忘记睡觉时间,需要依靠闹钟来规律作息;而在极夜期间,长期的黑暗会影响人的情绪和生理状态,有些人会出现失眠、焦虑、抑郁等“极夜综合征”,当地医院会通过光照疗法来帮助人们缓解症状。不过,极区的人们也找到了适应这种生活的方式——在极昼期间,他们会利用充足的光照进行户外活动,比如钓鱼、登山、露营;在极夜期间,他们会举办各种室内活动,比如音乐会、电影展、手工制作,用热闹的氛围驱散黑暗带来的压抑。
随着科技的发展,人类对极昼与极夜的研究也越来越深入。科学家们通过在极区建立观测站,监测极昼极夜期间的气象变化、极光活动、冰川运动等,为研究全球气候变化、地球磁场、太阳活动等提供了重要的数据支持。比如,通过观测极夜期间的极光,科学家们可以了解太阳风与地球磁场的相互作用,预测太阳风暴对地球通信、电力系统的影响;通过监测极昼期间的冰川融化速度,科学家们可以评估全球变暖对极区生态环境的影响,为制定环境保护政策提供依据。
不过,极昼与极夜也并非完全“无害”。在极昼期间,强烈的紫外线(即使是午夜时分,紫外线强度也不低)会对人体皮肤和眼睛造成伤害,当地居民出门时需要涂抹防晒霜、佩戴太阳镜;而在极夜期间,道路结冰、能见度低等问题会增加交通事故的风险,当地交通部门会通过撒盐、铲雪、安装反光标识等方式来保障交通安全。
从古代的极地探险者到现代的科学家,人类对极昼与极夜的探索从未停止。19世纪中叶,挪威探险家弗里乔夫·南森乘坐“弗雷姆号”船,首次穿越北极圈,记录下了极昼与极夜的详细景象;20世纪初,英国探险家罗伯特·斯科特率领探险队前往南极,虽然最终不幸遇难,但他们留下的日记中,对南极极夜的描述为后来的研究提供了宝贵的资料。如今,随着旅游业的发展,越来越多的人有机会亲身体验极昼与极夜的神奇——在挪威的特罗姆瑟,游客可以在极夜期间参加极光观测团,欣赏绚丽的北极光;在冰岛的雷克雅未克,游客可以在极昼期间参加午夜太阳徒步活动,感受“日不落”的奇妙。
极昼与极夜,是地球自转轴倾斜带来的“礼物”,它们用精确的时长变化,诉说着地球与太阳的亲密关系。从北极点半年的“永恒白昼”到极圈边缘1天的“短暂光影”,每一处的极昼极夜都有其独特的魅力。它们不仅是自然界的奇观,更是人类探索地球、了解宇宙的窗口。当我们在书本上看到“极昼”“极夜”这些词汇时,不妨想象一下:在地球的两极,太阳要么迟迟不落,要么久久不升,那里的土地、动物和人类,都在以自己的方式,适应着这种独特的光影交替,书写着属于极区的精彩故事。
作者“刀光如梦”推荐阅读《十万个为什么:》使用“人人书库”APP,访问www.renrenshuku.com下载安装。(http://www.220book.com/book/XVGF/)
请记住本书首发域名:http://www.220book.com。顶点小说手机版阅读网址:http://www.220book.com