地球科學，天文學，航天 / 原理與探索
地軸與季節實驗解說
季節的主要原因並非地球與太陽之間的距離變化，而是由於自轉軸傾斜導致太陽條件的改變。透過改變軸傾斜、緯度和軌道位置，比較晝長和太陽高度。使用相同的模型來解釋南半球和北半球中，為什麼會發生相反的季節。
它是怎麼工作的？
軸傾斜導致了季節性的太陽差異。兩個半球呈現相反的季節，並且太陽在極點可能不會下或升。
關鍵關係
h=90−|φ−δ| · cos H=−tan φ·tan δ
嘗試這個實驗
- 旋轉軸在旋轉過程中，保持相同的方向。透過調整緯度、傾角和位置，可以檢查兩個半球的晝長。
- 記錄北緯37.5度在夏季至日、冬季至日和春分時的觀測，並比較南緯和中緯度的海拔以及晝長。
- 記錄以下條件：僅改變軸傾角為 0°，同時模擬 70° 緯度夏季至日期間的極晝現象。
解讀結果的依據
北緯 37.5°、地軸傾角 23.5° 時，夏至的正午太陽高度角是多少？
夏季至日太陽赤經為 δ=23.5°，因此 90 − |37.5 − 23.5| = 76°。同時，37.5° 南緯對應於 29°。
模型的範圍與限制
假設存在一個圓周軌道和一個固定的旋轉軸。 忽略大氣折射、太陽視直徑、地形以及軌道偏心率。 負的南緯高度表示太陽位於地平線以下。 當傾角為 0° 時，太陽的極點位於地平線上，因此，一天的時間長度遵循 12 小時的約定。