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俗話說“冬練三九，夏練三伏”，一年中最熱的“三伏天”就要來了。三伏天是什麽(me) ？為(wei) 什麽(me) 這段時期炎熱難耐呢？

Part.1

中國曆法中的三伏天

我國古代采用“幹支曆”，是用10個(ge) 天幹（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）與(yu) 12個(ge) 地支（子、醜(chou) 、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥）相配而成的60組不同的名稱來記年、月、日、時，循環使用。

根據傳(chuan) 統曆法的規定，從(cong) 夏至日起，第三個(ge) 庚日為(wei) 初伏，第四個(ge) 庚日為(wei) 中伏，立秋後第一個(ge) 庚日為(wei) 末伏，這就是“三伏天”的來曆。

三伏天以庚日為(wei) 始末，一般持續的時間是30天或40天。天文年曆顯示2022年7月16日初伏，7月26日中伏，8月15日末伏，8月24日出伏，今年“三伏”天共計40天。

那這是不是就意味著今年就一定要熱40天？“三伏天”炎熱的原因又是什麽(me) 呢？我們(men) 或可想起《列子·湯問》中的名篇《兩(liang) 小兒(er) 辯日》裏的場景：

孔子東(dong) 遊，見兩(liang) 小兒(er) 辯日，問其故。

一兒(er) 曰：“我以日始出時去人近，而日中時遠也。”

一兒(er) 曰：“我以日初出遠，而日中時近也。”

一兒(er) 曰：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為(wei) 遠者小而近者大乎？”

一兒(er) 曰：“日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯，此不為(wei) 近者熱而遠者涼乎？”

孔子不能決(jue) 也。

兩(liang) 小兒(er) 笑曰：“孰為(wei) 汝多知乎？”

三伏天的炎熱，難道真是因為(wei) 太陽變大或者地球離太陽更近的緣故嗎？

Part.2

天太熱跟太陽大小沒關(guan) 係

其實，太陽是一顆正處於(yu) 主序星階段的中年時期的恒星，這一階段的太陽燃燒穩定，體(ti) 積變化非常小，因此在一天裏、甚至一年裏太陽自身大小的變化是微不足道的。

太陽的輻射強度也很穩定，即使太陽表麵常有黑子等太陽活動的緣故，一年當中的變化幅度也僅(jin) 僅(jin) 1%左右，顯然這不是三伏天炎熱的原因。

那會(hui) 不會(hui) 是這段時期地球距離太陽更近了呢？

二十四節氣與(yu) 地球軌道關(guan) 係 圖源：作者繪製

也不是。實際上，這段時間裏日地距離要比平時遠。地球圍繞太陽運行的軌道並非正圓形，而是一個(ge) 偏心率為(wei) 0.0167的橢圓。

日地距離平均約為(wei) 1.496億(yi) 千米，遠日點時的日地距離為(wei) 1.521億(yi) 千米，近日點時的日地距離為(wei) 1.471億(yi) 千米，遠日點比近日點遠了約500萬(wan) 千米，即平均距離的1/30。

地球過軌道遠日點是在7月上旬，過近日點在1月上旬，因此三伏天的這段時間裏日地距離是比平均距離遠的。

“遠者小而近者大”，今年，地球運行到遠日點的時刻是北京時間7月4日15時11分，三伏天裏的太陽其實是個(ge) “小太陽”而不是“大太陽”。因距離變化引起的太陽輻射相對減少了約6%，這顯然也不是三伏天的成因。

此外，橢圓的軌道還導致了太陽周年視運動的不均勻性。地球經過遠日點時速度最慢，經過近日點時最快，各季節間的間隔長度也不相等。

如2021年秋分到2022年春分共經過178天20小時12分，而2022年春分到2022年秋分共經過186天9小時31分。此外，北半球的夏季也要比冬季時間長。

Part.3

“三伏天”炎熱的原因找到了

回答“三伏天”炎熱的問題，需要了解四季變化的原因。

這一切的根源在於(yu) 地球的軌道特征。地球圍繞太陽公轉的同時，也在圍繞地軸自轉。地球圍繞太陽公轉的軌道麵叫做黃道麵，過地心且與(yu) 地軸垂直的平麵叫赤道麵，這兩(liang) 個(ge) 平麵目前有一個(ge) 23°26′的交角，叫做黃赤夾角。

正是這個(ge) 交角的存在，使得一年當中，隨著地球位於(yu) 軌道的不同位置，太陽的直射點在地球的南北緯23°26′之間移動。

當太陽照射到北緯23°26′(北回歸線)時稱之為(wei) 夏至；照射到南緯23°26′（南回歸線）時為(wei) 冬至，照射到赤道時為(wei) 春分/秋分。

夏至時太陽輻射示意圖 圖源：作者繪製

夏至時，北半球白天的太陽高度大，日照時間長。以南京地區為(wei) 例，夏至日，中午太陽高度約為(wei) 82度，白天時長有14小時15分。

對比冬至日，中午太陽高度約為(wei) 35度，白天時長僅(jin) 有10小時04分。因此夏至時地表單位麵積獲得的太陽輻射能量最多，約為(wei) 冬至日時的三倍，並且緯度越高這個(ge) 比值越大。接收太陽輻射的多少正是四季變化的主要原因。

在一天中同一時刻拍攝到的四季太陽位置

來源：科普中國-科學原理一點通

但是，北半球最熱的時間並不是在夏至，而是夏至之後的一段時間。因為(wei) 氣溫的變化還受地表熱量收支平衡的影響。

一般夏至後的一段時間裏，地麵吸收的熱量仍大於(yu) 它所放出的熱量，地麵溫度持續升高，這段時間差不多正好對應傳(chuan) 統曆法裏“三伏”這段時間，因此造就了北半球“三伏天”的炎熱。

這之後，地麵放出的熱量大於(yu) 地麵吸收的熱量，氣溫才逐漸降低。

當然，對於(yu) 局部地區來講，大氣環流、海陸差異、地形因素、天氣情況等都是影響氣溫的因素，最熱的時候也並非與(yu) ‘三伏’日期相對應。

話說回來，你是怎樣來消暑的呢？

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