讓我們看看，早晨和中午的太陽距離地球的遠(yuǎn)近是一樣嗎？地球半徑約6400公里，但這個差別相對地球與太陽的距離來說可算是微不足道（地日距離約為150000000千米），以致我們把地球與太陽看成一個點。所以早上和中午的太陽基本上可以說是一樣遠(yuǎn)的。那為什么早晨的太陽看起來較中午時大呢？這是視覺的誤差、錯覺。同一個物體，放在比它大的物體群中顯得小，而放在比它小的物體群中顯得大。同樣道理，早晨的太陽，從地平線上升起來的背襯是樹木、房屋及遠(yuǎn)山和一小角天空，在這樣的比較下，此時太陽顯得大。而中午太陽高高升起，廣闊無垠的天空是背襯，此時太陽就顯得小了。當(dāng)太陽初升時，背景是黑沉沉的天空，太陽格外明亮；中午時，背景是萬里藍(lán)天，太陽與其亮度反差不大，就顯得小些。

但是實際上，中午的時候太陽離我們最近，而早上的時候太陽離我們遠(yuǎn)。相對于同一距日點來說，中午的時候，地球自轉(zhuǎn)到正對太陽的位置，和早上看太陽的時候有角度差別。假設(shè)太陽不動，在同一個點，觀測到的地球的早晨和中午之間，在一個球面上相差一段弧度，所以中午的太陽要比早晨時近一點。

但如果是在南北極點上，那么無論早上、中午還是晚上，距離太陽是一樣近的。但要是在赤道上，正午比子夜少了一個地球的直徑距離，所以中午時看起來要近一些。

上面只考慮了地球自轉(zhuǎn)的情況，并未考慮地球公轉(zhuǎn)時的情況。地球由近日點向遠(yuǎn)日點運(yùn)動的這段時間是一種情況，由遠(yuǎn)日點向近日點運(yùn)動的這段時間是另一種情況。而這兩種情形主要是由于地球公轉(zhuǎn)所引起的，早晨和傍晚的太陽看起來又大又圓，而中午的太陽看起來要小一些，那么，在一天之內(nèi)，是中午的太陽離我們近，還是早晨和傍晚的太陽離我們近呢？

地球環(huán)繞太陽運(yùn)行的軌道是一個橢圓的軌道。地球距離太陽的遠(yuǎn)點距離為15200萬千米，近點距離為14700萬千米，兩者相差500萬千米。地球環(huán)繞太陽運(yùn)行一周用時365天，也即8760小時，其沿徑向運(yùn)動的距離為1000萬千米，沿徑向運(yùn)動的平均速度為1141.5千米/小時，從早晨到中午的時間按6小時計，則地球距離太陽由于地球沿徑向運(yùn)動速度產(chǎn)生的位移為6849千米，顯然，這一量值大于地球的半徑。由以上分析可知：一天之內(nèi)太陽何時離我們更近，是由地球在太陽軌道上的位置決定的。當(dāng)?shù)厍虻竭_(dá)近日點（冬至12月22日前后）時，太陽離地球最近。從這一天開始，地球開始遠(yuǎn)離太陽，一直到遠(yuǎn)日點（夏至6月22日前后）這一天達(dá)到最遠(yuǎn)。

因此，地球從近日點往遠(yuǎn)日點運(yùn)動的過程中，每天早晨的太陽總會比中午的太陽離我們近。而從遠(yuǎn)日點到近日點運(yùn)動的過程中，每天早晨的太陽則總比中午的太陽離我們遠(yuǎn)。

6.為什么會有白天和黑夜

在浩瀚的宇宙空間里，很多地方都是漆黑的，只有一些像太陽這樣的星球能發(fā)出光亮，照亮其他一些不能發(fā)光的星球。因為有了太陽，所以地球才有了光明。那么，白天和黑夜到底是怎樣形成的呢？我們知道太陽離地球很遠(yuǎn)，所以它相對于地球來說是固定不動的。當(dāng)?shù)厍蛎刻觳煌５貜奈飨驏|自轉(zhuǎn)時，一天轉(zhuǎn)一圈，地球總有一半向著太陽，而另一半背著太陽。那么，地球被太陽照亮的半邊是白天，背著太陽的那半邊就是黑夜。

地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動的結(jié)合產(chǎn)生了地球上的晝夜交替、四季變化和五帶（熱帶、南北溫帶和南北寒帶）的劃分。由于地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面斜交成約66°33′的傾角，因此，在地球繞太陽公轉(zhuǎn)的一年中，有時地球北半球傾向太陽，有時南半球傾向太陽。而太陽的直射點總是在南北回歸線之間移動，于是就產(chǎn)生了晝夜長短的變化。

地球是一個不發(fā)光又不透明的球體，同一瞬間陽光只能照亮半個地球。晝半球和夜半球的分界線（圈），叫做晨昏線（圈）。在任何一瞬間，地球各地所處的晝夜?fàn)顟B(tài)可以用太陽高度來表達(dá)。太陽高度是太陽高度角的簡稱，表示太陽光線與當(dāng)?shù)氐仄矫嫠纬傻膬A角。在晝半球上的各地，太陽高度總是大于0°，即太陽在地平線之上；在晨昏線上的各地，太陽高度等于2°，即太陽剛好位于地平線上；在夜半球上的各地，太陽高度總是小于0°，即太陽位于地平線之下。由于地球不停地運(yùn)動，晝夜也就不斷地交替，晝夜交替的周期，或太陽高度的日變化周期為24小時，叫做一個太陽日。太陽日制約著人類的起居作息，因而被用來作為基本的時間單位。此外，太陽日時間不長，使整個地球表面增熱和冷卻不致過分劇烈，從而保證了地球上生命有機(jī)體的生存和發(fā)展。

7.為什么夏天熱，冬天冷

春天花紅柳綠，夏天綠樹成蔭，秋天花落飄零，冬天寒風(fēng)凜冽、白雪皚皚。每個季節(jié)都有著不一樣的風(fēng)景，可你知道這是為什么嗎？

這是由于地球運(yùn)動形成的。地球在圍繞太陽不停地公轉(zhuǎn)的同時，也在繞自身的地軸自轉(zhuǎn)，不過地軸并不垂直于公轉(zhuǎn)軌道面，而是有一個23°26′的傾角。正是因為這個傾角的存在，才會使太陽在地球表面的直射點在南、北回歸線之間移動，從而形成春、夏、秋、冬四個季節(jié)。

地球在軌道上的位置有近日點、遠(yuǎn)日點之分。大約每年1月初過近日點，7月初過遠(yuǎn)日點。日地距離的遠(yuǎn)近對地球四季的變化并不重要，因為一年中日地距離最遠(yuǎn)是1.52億千米，最近是1.47億千米，這個變化使一年中全球得到太陽熱能的極小值與極大值之間僅相差7%。而由于太陽直射點的變化，南北半球各自所得太陽的熱能，最大可相差到57%。可見，太陽直射點的位置是決定地球四季變化的主要原因。此外，地球公轉(zhuǎn)速度也有影響作用，地球過近日點時公轉(zhuǎn)速度很快，過遠(yuǎn)日點時公轉(zhuǎn)速度慢。

當(dāng)太陽直射在北回歸線時，北半球獲得的太陽熱量較多，且白晝比黑夜長，所以北半球氣溫處于一年中最高的時候，為夏季；而此時，太陽正斜射在南半球，南半球獲得的太陽熱量較少，且黑夜比白晝長，因此，南半球處于一年中最冷的季節(jié)——冬季。當(dāng)?shù)厍蚶@太陽再公轉(zhuǎn)半圈時，太陽的直射點由北回歸線移向南回歸線，北半球獲得的太陽熱量逐漸減少，由夏季進(jìn)入秋季，進(jìn)而轉(zhuǎn)入冬季；而南半球卻正好相反，由冬季進(jìn)入春季，進(jìn)而過渡到夏季。不過，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道并不是一個標(biāo)準(zhǔn)的正圓，因此南半球的夏天要稍稍比北半球的夏天熱，而冬天則要比北半球的冷些。

地球上還分有熱帶、寒帶和溫帶。熱帶地區(qū)只有雨季和旱季，而寒帶地區(qū)一年四季都是冰天雪地，只有溫帶地區(qū)才有明顯的春、夏、秋、冬四個季節(jié)變化。四季是這樣劃分的：在北半球的溫帶地區(qū)，依地球的公轉(zhuǎn)，以日照時間最長的6月為中心，分為春、夏，以日照時間最短的12月為中心，分為秋、冬，以此為一個周期。

四季的變化給地球帶來了豐富的氣候資源。氣候資源是自然資源中影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最重要的組成部分之一，它提供的光、熱、水、空氣等能量和物質(zhì)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類型、種植制度、布局結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)潛力、發(fā)展遠(yuǎn)景，以及農(nóng)、林、牧產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量和分布都起著決定性作用。我們都知道，光照是綠色植物生活的必要條件。只有在太陽光的照射下，綠色植物才能進(jìn)行光合作用，把無機(jī)物合成為有機(jī)物。有些喜光植物需要充足的陽光才能生長得好，如油松、馬尾松、側(cè)柏等；有些喜陰的植物只需要少量的陽光就能生長得好，如冷杉、金雞納等。就連動物也因?qū)庹招枰康牟煌辛巳招袆游锖鸵剐袆游镏謩e。

熱量是決定植物分布的重要因素。從赤道到兩極，熱量分布的有規(guī)律變化，為地面上各種植物帶的有規(guī)律變化奠定了基礎(chǔ)；同理，高山地區(qū)植物的垂直帶分布現(xiàn)象，也是從山麓到山頂熱量分布不均勻的反映。綠色植物光合作用的效率，與熱量的關(guān)系更為密切，光合作用最適宜的溫度是20℃～30℃，其下限溫度為0℃～5℃。這對規(guī)劃作物布局、安排農(nóng)事活動等都有重要的指導(dǎo)意義。一個地區(qū)熱量的累積值不僅決定該地區(qū)作物的熟制，還決定著農(nóng)作物的分布和產(chǎn)量。例如，黑龍江是我國最北的省份，有豐富的土地資源，但夏季熱量資源不足，使我國這個最大的商品糧基地的糧食產(chǎn)量很不穩(wěn)定。從1980年開始，該省氣象局進(jìn)行了全省的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，從北到南分出五個由少到多的熱量帶，又對當(dāng)?shù)赜衩住⑿←湣⒋蠖沟戎饕r(nóng)作物的42個品種進(jìn)行了需熱量鑒定，指導(dǎo)農(nóng)民按當(dāng)?shù)責(zé)崃繋ХN植相應(yīng)作物和相應(yīng)品種，使氣候資源物盡其用，發(fā)揮出了糧食種植大省的優(yōu)勢。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受季節(jié)降水的影響也是顯而易見的。在現(xiàn)代社會，雖然人類戰(zhàn)勝自然的能力有了很大的提高，但以露天作業(yè)為主的農(nóng)業(yè)仍然要“靠天吃飯”，這個“天”既是陽光，也是雨露。我們都知道，植物體內(nèi)含水量很高，一般在80%左右，蔬菜和塊莖作物更高達(dá)90%～95%。因而，大氣降水的多少和時間分配，對農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量關(guān)系極大：春雨充足，保證冬小麥需水關(guān)鍵期的用水，能獲得豐收；伏雨充足，為適時播種和冬前生長提供了有利條件。總之，水分是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所必需的條件之一。

我國所處的海陸位置，導(dǎo)致了我國大部分地區(qū)是典型的季風(fēng)氣候，降水主要靠夏季風(fēng)輸送，因而季風(fēng)的強(qiáng)弱進(jìn)退，必然會對全年的氣候產(chǎn)生巨大的影響。例如，1959年的夏季，來自太平洋的暖濕季風(fēng)勢力強(qiáng)盛，它的前鋒雨帶反常地迅速北上，導(dǎo)致長江流域大旱。而1998年與之相反，使長江流域出現(xiàn)了百年不遇的大水。可見，季風(fēng)“調(diào)”，則雨水“順”，風(fēng)調(diào)雨順的說法是合乎科學(xué)道理的。

氣候變化也會對人體健康產(chǎn)生各種影響，甚至引起疾病，例如中暑、凍傷、感冒以及慢性支氣管炎、關(guān)節(jié)病、心腦血管病等。此外，高山反應(yīng)、空調(diào)病、風(fēng)扇病等也與氣候有關(guān)。為了滿足廣大居民防病治病、健康長壽、提高生活質(zhì)量的需要，現(xiàn)在北京、上海、南京等城市的氣象部門開展了人體舒適度、中暑指數(shù)、心腦血管病、胃腸道傳染病，以及紫外線強(qiáng)度、花粉濃度等醫(yī)學(xué)氣象預(yù)報。但是另一方面，恰當(dāng)利用氣候條件也能起到防病治病的作用，如利用氣候條件作為鍛煉身體的手段，登山、冬泳、滑冰、滑雪等，以增強(qiáng)體質(zhì)。氣候療養(yǎng)，如沙療、日光浴、空氣浴、冷水浴等防病治病的方式已被越來越多的人接受。天氣預(yù)報中諸如穿衣指數(shù)、登山指數(shù)等內(nèi)容，對人們合理利用氣候資源，防病健身起到了指導(dǎo)作用。經(jīng)常曬太陽，保持居室內(nèi)有較好的日照，不僅可以殺滅病菌、減少疾病，還有助于鈣等微量元素的吸收，并提高體質(zhì)。所以，在進(jìn)行城鎮(zhèn)規(guī)劃和建筑設(shè)計時，就要充分考慮如何充分利用光照資源的問題。

8.天上的星星為什么不會掉下來

那些在天空中一閃一閃眨眼睛的星星叫做恒星。恒星都是一個一個的“太陽”，是自己發(fā)熱發(fā)光的星球。恒星之間相距很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，它們都有各自的位置，它們是不會掉下來的。根據(jù)牛頓的萬有引力定律，任何事物之間都是有吸引力的，整個宇宙都是在相互作用力下維持穩(wěn)定的。萬有引力是由于物體具有質(zhì)量而在物體之間產(chǎn)生的一種相互作用。它的大小和物體的質(zhì)量以及兩個物體之間的距離有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，它們之間的萬有引力就越大；物體之間的距離越遠(yuǎn)，它們之間的萬有引力就越小。

所有恒星都是超級星體，它們的質(zhì)量都特別大，所以即便它們之間相距很遠(yuǎn)，它們相互之間的吸引力還是很大，使得各星體就都有了自己的位置和運(yùn)行軌道。有些人說，萬有引力是把宇宙粘在一起的無形膠水，但萬有引力是看不見的力量，我們最好把它和另一種物理作用力磁力相比較。

所有的星體都自由地懸浮在宇宙中，它們沒有被繩子牽住，也沒有被粘住，更沒有被安裝上噴氣式窗體頂端和窗體底端發(fā)動機(jī)。它們是自動地沿著自己的軌道在浩瀚宇宙中穿行。在電影里我們覺得這很自然，但現(xiàn)實中這卻是非常神奇。在地球上，東西不會像在宇宙中一樣飄來飄去，而是最終會落到地面上。為什么地球上和太空中的情況完全不一樣？為什么星系和恒星們不會擠到一塊，并落到宇宙的底部呢？

這是因為在宇宙中的所有物體都會相互吸引，所有的物體都在自己的周圍產(chǎn)生和磁力相似的力量——萬有引力。如果物體質(zhì)量越大，相互靠得越近，這樣的力量也就越大。

牛頓利用萬有引力定律不僅說明了行星運(yùn)動規(guī)律，而且還指出木星、土星的衛(wèi)星圍繞行星也有同樣的運(yùn)動規(guī)律。他認(rèn)為月球除了受到地球的引力外，還受到太陽的引力，從而解釋了月球運(yùn)動中早已發(fā)現(xiàn)的二均差、出差等。另外，他還解釋了彗星的運(yùn)動軌道和地球上的潮汐現(xiàn)象。根據(jù)萬有引力定律成功地預(yù)言并發(fā)現(xiàn)了海王星。萬有引力定律出現(xiàn)后，才正式把研究天體的運(yùn)動建立在力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，從而創(chuàng)立了天體力學(xué)。簡單地說，質(zhì)量越大的東西產(chǎn)生的引力越大，地球的質(zhì)量產(chǎn)生的引力足夠把地球上的東西全部抓牢。