“白夜”现象的原理与规律剖析

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1、“白夜”现象的原理与规律剖析上海市北郊高级中学周义钦漠河的口夜景观夕阳西下以后，暮色迟迟不愿褪去；而曙光渐渐升起，两者逐渐相互融合，口茫茫，亮堂堂，这就是天文学上的“白夜”现彖。这种夜晚，人们可以不必借助灯光而跟白天一样从事各种活动。白夜是由于地轴偏斜和地球自转、公转的关系，太阳光经大气光学作用而形成的，具有明显的地理规律。一、白夜的定义及成因根据《辞海》的表述，白枚为“高纬度地区夏季特有的不黑之枚”①，前一天的黄昏尚未结束，次R的黎明便接踵而來，通宵达旦，天空不黑，故谓之白夜。这在现象上是晨昏蒙影的表现，与当地经纬度、季

2、节和海拔高度以及气象条件等有关。白夜的出现，主要是由于地球外围被一层厚厚的大气层包围着。高空大气对于处在地平线以下的太阳光具有折射和散射的作用。早晨，太阳还未升上地平线之前，人们就已感到天亮了；傍晚，太阳虽已落入地平线以下很久，但天空仍是久久黑不下来——这种R出前和R落后天空发亮的现象，我们称之为“晨昏朦影”。在FI出前叫“晨光”，口落后叫“昏影”。一般以太阳中心在地平线K18°为天文晨光和昏影的界限。也就是说只有当太阳中心位于地平线下18°,天空才会进入真正的黑夜。如果日落以后到次日日出以前太阳都不低于地平线下18°,就

3、会发生口夜——整个夜晚天空都会呈现出黄昏或黎明的景色。所以，在较高纬度地区，当子夜零点，太阳光在地平线下的角度小于或等于18°时，黄昏和黎明便连在一起，便形成奇特的“白夜”现象。二、白夜现象的具体表现1、纬度分布口夜奇景出现在纬度48.5°以上的高纬度地区。现用等太阳高度线的方法分析如下：白天的太阳高度为正值，晨昏线上太阳高度为0。，那么夜晚的太阳高度在地平线以下，为负值。昼半球的等太阳高度线是以太阳直射点为中心、向外呈太阳高度递减0:00夏至口北半球（部分夜半球）的等太阳高度线的同心圆。那么，夜半球的等太阳高度线是以太阳

4、直射点的对趾点为中心，向外呈太阳高度递增的同心圆。如“夏至日北半球（部分夜半球）的等太阳高度线示意图”所示，夏至日（6月22F1前后）太阳直射在北回归线上，图中“-90。”处为太阳直射点的对趾点，弧BAC的太阳高度为0°,弧BAC以内的部分为夜半球。A点位于北极圈上，地方时为零点，刚刚发生极昼；D点位于4&TN,此时的太阳高度为-18。,AD的太阳高度差为18°o这样,图上和等太阳高度线之间的区域即晨昏朦影区，弧BDC(北极圈)与弧BACZ间的地区为口夜范围。由此可知，夏至H48.5°N是白夜发生的最低纬度，纬度高于48.

5、5°N的地方，便没冇真正的黑夜；到了北极圈(66.5°N)及以北地区，就成为极昼了。同理，在南、北极圈以内的地区，当子夜的太阳高度小于“0。”大于等于“-18°-时，即太阳仍位于地平线以下，虽然不是极昼现象，但已处于晨昏朦影区，同样为白夜。所以，在纬度分布上，白夜主要出现在极昼区的外围地区(从极昼区的最低纬度向低纬方向延伸18个纬度的地带)。2、季节变化北纬4&5°〜66.5°之间的地区，白夜出现在夏至IT询后；南纬4&5°〜66.5°Z间的地区，白夜出现在冬至□前后。南北极圈以内的地区，口夜出现在当地极昼期的前后阶段，分

6、别长达二个月左右。在极圈以外，纬度越高，£1夜出现的天数越多，天空也越亮。在南、北纬50。处,白夜可持续一个半月。我国黑龙江漠河地区地处北纬53。，每年出现白枚约为74天。在极圈以内，除极昼现象外，白夜的时间皆长达4个月左右。三、白夜与极昼、极夜的关系白夜是大气折射和散射等光学作用导致的夜晚天空明亮的现彖，即天空通宵处于晨昏朦影状态。极昼是出现在极圈范围内的一种“太阳终日不落”的现象；极夜则相反，是出现在极圈范围内的一种“终日不见太阳”的现象。白枚与极昼、极枚三者之间存在着一定的区别与联系。1、白夜与极昼白夜与极昼的关系紧

7、密，在某种角度上，可以说白夜是极昼的“副产品”或“衍生物”，在极昼区的外围一定有口夜现象，在极昼期的前后也一定有口夜现象，且都主要发生在夏半年。但二者也有一些差异。(1)在现象上：极昼是太阳处于地平线之上，是一种“太阳不落”或是“太阳终日在地平线上兜圈了”的现象。口夜是太阳虽处于地平线以厂但“夜空仍然明亮”的现彖。(2)在光源上：极昼时的光照是太阳在地平线之上发出来的“本光”，因为这是在“白天”。白枚时虽然天空仍然明亮，但毕竟是大气的折射和散射光，处于“朦影状态”o所以，在亮度上，两者是不一样的。(3)在纬度分布上：极昼只

8、出现在南、北极圈以内，范围较小。口夜既可以出现在极圈内，也可以发生在极圈外，理论上处于极昼区的外围，•其发生范围可以由南、北极点外延至南、北纬48.5。的地带，范围较大；纬度越高，亮度越亮，口夜持续期也越长。(4)在季节变化上：北极圈内的极昼只出现在夏至FI前后，南极圈内的极昼只出现在冬至口而后，极昼期