图2显示了地球在公转运动中的4个重要位置点，每年约6月21日，地球转到A点，北半球夏季开始；约9月22日，到B点，秋天到来；约12月21日，到C点，冬天降临；约3月20日，到D点，春天的脚步就临近了。地球公转到AB之间，地球就是炎炎夏日，BC之间是凉爽秋天，CD之间是严寒冬季，DA之间是温暖春天。仔细观察图2，我们可以看出，代表地轴的那条线看起来是倾斜的，而且倾斜方向保持不变，总是指向地球的北极。因此，地球处于运行轨道的不同位置时，太阳光投射到地球上的方向也就不同，于是形成了地球上的四季变化。
图2让我们假设现在时间是6月底，即一年中太阳升起最早的月份。太阳在早上4点从东方地平线冉冉升起，阳光涌射，带给我们一天长达16小时的光和热。在晚上8点，夕阳西下，太阳发挥完最后的余热。在中午，虽然太阳不是位于我们头顶正上方，但是我们也需要抬头直面朝上才能看到太阳的踪影。太阳如此炙热、如此灿烂耀眼，用它无穷无尽的光热能量照耀大地。在这个季节，我们的白天最长，长达16小时；夜晚最短，只有8小时。越往北方，白天时间越长，夜晚时间越短，在那里你会发现太阳更加勤奋，它在凌晨2点就开始工作，晚上10点才落山。再往北，太阳在凌晨1点升起，晚上11点落下。在更遥远的北方，太阳甚至刚刚落入地平线就要升起。在靠近极点地区，你会见证壮观的极昼景象。在这里，长达几个星期甚至是几个月，太阳都不会降落，即使是午夜时刻也是阳光灿烂，像大白天一样的明朗——这一段时间只有白天，没有夜晚。
如果你朝着相反的南方旅行，你会发现，阳光不再那么炙热夺目，气候温和不炎热，白天越来越短，夜晚越来越长。等你到了南极点，你会发现，在一段时间内，那里只有黑夜没有白天。总结一下就是：到了6月底，地球南北半球的情况完全相反：北半球气候炎热，昼长夜短，北极是极昼；南半球却气候寒冷，夜长昼短，而南极点是极夜。造成南北半球光线强度如此大相径庭的原因很简单。
图3所示的是6月21日地球在图2中A点位置时接受阳光照射的情况。平行的虚线表示太阳光线。至于太阳嘛，如果按照同比例缩小，我们会看到一个直径为1.5米的、被安放在距离地球300米远的一个大圆球。本书中是放不下的，所以在这里它没有出现的必要。你只要想象有这样一个大发光体在图2中地球的左边，并且地球围绕着它作公转运动。
图3太阳只能照射地球的某一半球，接受太阳照射的半球处于白天，艳阳高照，而另外半球则处于黑夜，只有星星闪耀。在图3中，白色的部分表示被太阳照射的部分，是白天；黑暗的部分是不接受阳光照射的部分，是夜晚。如前所述，在图3里也可以看得很清楚，地球不是围绕着太阳作中规中矩的公转自转运动，地球绕轴自转，而地轴与地球公转轨道平面之间有一定的倾斜度。由于地轴与地球公转轨道面间的倾斜角度，造成了黑暗与光明、夜晚与白天不均等地交替转换。在图3中可直观地看到白天与黑夜的分界与地轴不重合。现在来想象一下，地球正在绕轴自转。在自转过程中，地球表面的每一点除了两个极点，都会旋转成一个圆圈，越靠近地球的极点，这个圆形就越小。你脑海中当然可以想象出来这种情形。
如果你能在脑海中想象出地球绕着地轴自转的景象，就会很容易理解下面的内容。在图3中，北极点和圈线P之间的地球表面地区，在地球自转一周的时间内，将不会离开太阳的照射，而不会陷入黑暗。也就是说，在图3所示的自转过程中，靠近北极点的区域只有白天，没有夜晚，圈线P被称为北极圈，在6月21日这一天，北极圈内没有夜晚。
继续看图3，我们来研究一下在地球自转中过程中其他地区的情况。T线上的所有点，在地球自转过程中都会经历由白天到夜晚的转变。但是，从图3中我们可以很明白地看出，这条线在自转过程中，处在阳光照射的白色区域的长度比处在黑暗区域的长度要长，因此这条线附近地区的白天要比夜晚长。圈线P和T间的区域在图3中没有画出像P和T一样的圈线来，但是我们可以想象得出来，越靠近北极地区，白天时间越长，夜晚时间越短。当然，从另一方面来说，越靠近线E的地区，夜晚逐渐变长，白天逐渐缩短。圈线E被称为赤道。仔细看一下图3，你会发现在这一条线，处在白色区域和阴影区域的两部分是一样长的，也就是说，白天和夜晚的时间一样长，即都是12小时。
在北半球地区，白天时间长于夜晚时间，那么在南半球是什么情况呢？一看图3就能明白——往南阴影区域的面积逐渐增加，白色区域的面积逐渐缩减。同样，南极点附近地区，在地球自转一周的过程中，一点太阳光的恩泽都接受不到，在图3所示的圈线R的区域内，一天24小时都处于黑暗之中。圈线R被称为南极圈，在6月21日，整个南极圈内都是夜晚。
太阳以温暖的阳光照耀着地球。太阳直射地球的光线强度要比倾斜光线热烈得多。接受阳光直射的区域气候非常炎热，太阳就像一个大火球挂在空中，而非太阳直射区域气候比较凉爽宜人。同样的道理，虽然地球总是沿着太阳作公转运动，但是，太阳光线不能每时每刻都平均照耀地球的每一个区域，一些地区接受太阳强光直射，而另外一些地区则接受或强或弱的阳光斜射。因此，在地球的每个区域，气候都不一致，一些地区因为有强烈的阳光直射，所以气候炎热，被称之为夏天；而有些地区，因为只有微弱阳光照耀，好像是只有一个惨白的太阳挂在空中，不能提供足够的热量，气候寒冷，这些地区处于冬天。
如果我们知道在6月21日哪些地区接受阳光直射，我们就可以知道哪些地区是这一天中最炎热的地区。我相信大家现在还没有忘：垂直于地球表面的任何一条垂线，如果无限延长的话，都会经过地球中心。在图3中，很明显，到达地表的所有光束中，只有经过T点的光束，无限延伸的话才经过地球中心。只有这一条光束才是垂直光束，太阳直接照射，如果你站在T点，你会接收到太阳最强烈的光线。太阳在这一点将它最热情的光热尽情撒播，T线上的任意一点在自转过程中都会经过T点，这条线上的任意一点在转到T点的时候都会在正午时分直面太阳。T线被我们称为北回归线。北回归线就是在6月21日，这条线上的任何地点都接受阳光直射。在6月21日，除了这条线上的地点，任何地区都没有阳光直射，也就是说，任何到达地球表面的光束经过延长都不会经过地心。其他的任何地区，太阳光线都是斜射的，不管是往南还是往北，越远离北回归线，阳光斜射就越严重。离开回归线的南北两端地区，气温会逐渐降低，不再那么炎热。例如，法国位于北回归线和北极圈中间地带，6月21日是法国在一年之中阳光最接近直射的时日。在这一天，你抬起眼睛，几乎要在天空中的最高点才能找到太阳的踪影。
日月如梭，转眼过了半年，让我们来看一下12月21日的冬天吧，那将会是一种完全不同的情况。如果你想找到正午的太阳，不需要仰起头来在天空的最高处寻找它的位置，太阳似乎就在我们头顶不远处。而且它看起来如此苍白，似乎已经没有力气发挥它的光和热。太阳怎么了？它是离地球太远了，还是因为它的热量已经耗尽了呢？两者都不是！太阳的能量没有耗尽，它总是热情似火，永远向宇宙撒播同样热情、同样充分的光与热。太阳也没有离我们更加遥远，相反地，距离还稍微有一点点缩短。而且，你注意到了吗？在这一天，白天是如此短暂，太阳甚至在早上8点才懒洋洋地起床，而到了下午4点，就速速落山了。一天白天只有8小时，夜晚却有漫漫的16小时，与6月21日完全相反。越靠近北方，夜晚时间越长，依次为18、20、22小时，而白天的时间就越来越短，依次为6小时、4小时，直至2小时。到了北极圈附近，太阳似乎冬眠了，拒绝被大家看到，在这里午夜和正午没有分别，都是黑漆漆的。图4会让你有更直观的理解。图4显示了地球在12月21日，即位于图2中C点位置时，地球接受太阳照射的情况。由于地球总是按照同样的角度侧着身子环绕太阳旋转。而此时太阳光线从相反的方向照射地球——因为这时，地球已经旋转到轨道的另一端，位于太阳的另一面——大家立刻可以看出来，在北极点到北极圈之间的地区都处于黑暗之中，而且整个北半球，白天的时间都比晚上短，越往北方白天时间越短。同样的，赤道地区，白天和晚上的时间一样长，而南半球地区，白天时间比晚上时间长，最后在南极点和南极圈之间地区，只有白天，没有夜晚。
图4至于太阳光线，它从右边照射到地球，我们可以看出，射入点S的光束垂直于地球表面。在地球自转的24小时里，圈线S上的任意一点都会在正午时刻接受太阳光线的直射，偏离S线，不管是向南还是向北，太阳光线不再直射地球，而是斜射，距离越远，斜射越严重。在12月21日，经过S点，形成的接受太阳直射的S线被我们命名为南回归线。
综上所述，简单总结一下：在6月21日，北半球，日长夜短，而且气候温暖，南半球夜长日短，气候寒冷；而到了12月21日则完全相反，南半球，日长夜短，气候温暖，北半球夜长日短，气候寒冷。
地球绕着太阳从A点公转至C点，再从C点移至A点，周而复始，日夜不停。在公转过程中，日与夜的分界线也随着变化，或者逐渐靠近极点，或者慢慢远离极点，它们改变着地表地区日夜的长短和太阳光线的照射角度。9月22日，地球旋转至B点，位于A点和C点之间。在这个位置，赤道地区接受太阳光直射。日夜的分界线正好穿过南北两极点，随之而来的结果就是：整个地球日夜长短一样，都是12小时。在3月20日，即地球位于D点的时候，情况也是一样的。9月22日，我们称之为秋分；3月20日，就是春分。”分“的意思就是在这一时间，从一个极点到另外一个极点，任何地区，日夜长短分配一致。
月22日，我们称之为夏至，12月22日是冬至。”至“的意思是从表面上看来，太阳不断上升，日复一日，直至到达我们上空的最高点。在北半球，6月22日太阳到达我们上空的最高点，随后逐渐降落，而在南半球，12月22日达到最高，随后逐渐降落，然后再逐步上升，周而复始。当然，事实上，上升也好，降落也好，都是表面看来的，这只是由于地球公转轨道面与地轴之间的倾斜度而产生的表面现象。
因为太阳热度在地球表面分布的情况把地球表面分为五带。赤道附近的中心地带被称为热带，包含赤道与南北回归线之间地区。在赤道地区，每天正午时分，太阳几乎位于天空正中央，太阳光线也几乎垂直照射在地球表面，因此热带地区的气候十分炎热。在这里，季节的变化不是很明显。赤道地区一年中的任何时候日夜长短都是一致的，除赤道外，热带其他地区的日夜长短尽管有变化，但是也不是很明显。在这里，白天十分炎热，到了晚上气温下降，会变得相对凉爽，而且四季变化也同样不明显。
这个地区从太阳那里获得巨大热量，一年四季都是夏天。在这里，到处都是郁郁葱葱的灌木丛和树木，一年四季都有各种各样的水果，充满生机与活力，不像我们这里寒冷的冬天，花木凋落，没有生气。在那里，我们可以看到，高大的棕榈树张开它庞大的枝冠，仿佛撑开一把华丽优美巨大的阳伞，笼罩着下面矮小的灌木植物。那里有品种丰富繁多的华丽灿烂的花朵，它们竞相怒放，争奇斗艳，把这片土地装点成美丽的世外桃源。那里还有像花朵一样种类繁多的鸟类，它们有着光彩夺目的羽毛，像最繁复复杂、花纹优美、质地光滑的锦缎一样的羽毛，可以与世界上最美丽的宝石与最昂贵的重金属媲美。在蜂鸟的鸣叫声的伴随下，隐约可见像灿烂的红宝石、幽幽的绿翡翠、打磨最亮的金子一样流光溢彩的色彩闪现。那里是大象以及其他巨型动物的王国，它们体型庞大，笨重的大脚跺一下，地面就要颤一颤。在那里，随时可以听到老虎、狮子以及黑豹等嗜血动物的怒吼，随时可以看到蛇、蜥蜴等爬行动物在像人一样高的草丛中迟缓而费力地爬行。
热带地区的南北两端是南北温带。北温带位于北回归线和北极圈之间，南温带位于南回归线和南极圈之间。在这两个地区，太阳不会垂直照射，光线一年四季总是倾斜的，但是，冬天倾斜的角度要大于夏天倾斜的角度。因此，温带地区的温度低于热带地区的温度。温带地区的日长取决于某一地区与赤道的距离，或者14、15、16小时，甚至达到最高的24小时。
在日长夜短的季节，因为白天很长，夜晚很短，白天吸收的太阳热量在晚上不能完全消散，这些热量就能慢慢积累下来，因此，气温是随着季节的推进不断升高的。而到了冬天，情况则完全相反，因为一天中寒冷夜晚的时间越来越长，所以气温也是越来越低。太阳照射角度和日夜长度的不同，导致了温带地区一年中冷热气候比较复杂多变的情况。
这种不同给我们带来了四季的变换。温暖和煦的春天，春风徐徐吹拂，万花盛开；炎热的夏天，以它强烈的光照热量，催熟了金黄的稻谷；凉爽的秋天，万物收获，甘美的葡萄香溢满园；到了冬天，寒风凛冽，万物蛰伏，这是休息的季节。在这里，虽然物种种类没有热带地区那样丰富，但是对我们人类来说，温带地区却是我们的乐园。小麦、葡萄、大量驯服的动物，它们在这片土地上生长繁殖。在这种气候适合的温带地区，人类活跃地发展，极大地利用这片土地的可用资源，因而人类科学、艺术以及工业都获得极大的发展。法国，同温带地区的其他国家一样，拥有着极其丰富的资源和适宜的温度。
在南北极圈附近还有两个剩余地带，就是所谓的南北寒带。寒带地区包含南北极圈和南北极点地区。在这两个地区，阳光倾斜角度和长短变化最为不同。在南北极圈，最长的白天是24小时，最长的夜晚也是24小时，而从极圈开始向南或向北，夜晚或白天的时间不断增长，到了南北极点，夜晚或白天长达6个月。也就是说，在南北极点，你可以连续6个月不间断地见到太阳，而另外6个月则完全看不到太阳，可以说，极点的一年只分为一个白天和一个晚上。在如此漫长的白天中，根据位置的不同，或者几天，或者几星期，甚者几个月，孤独的太阳像一个看客，永不落山，不管别处是白天或者午夜，在这里，太阳都挂在空中。即使光线角度倾斜，但是在这样永无休止的照耀下，地面吸收积攒的热量也是让人无法忍受的。在某些海湾，海船上的焦油因为太阳长时间的照耀而熔化甚至自动燃烧起来。
但是当冬天到来，夜晚逐渐漫长，从24小时到6个月，严寒就变得越来越剧烈。曾经度过这样严酷气候的探险者告诉我们：在这样的气候下，温度计中的水银柱都会被冻结。这意味着，当时的温度至少是零下40摄氏度，白酒、啤酒以及其他发酵饮料都冻成冰块，杯中的水一泼出去，立刻就结成细小的冰碴，肺中呼出的气体一出鼻孔立刻结成霜，一片金属一不小心就会造成难以弥补的伤害，在肌肤上一碰就会损坏肌肤。一眼望去，满目都是海洋结成的巨大冰山，无穷无尽地延伸，一个冰凉寂静的世界，触目皆是布满大雪的旷野和随处可见的严冰峭壁。
连续几个星期，太阳都不从地平线升起，白天和夜晚看起来毫无差别，只有漫漫长夜，正午和午夜都一样。然而，即便没有太阳，如果天空晴朗，满天闪烁的星光和月光，这些点点光芒，在满世界白雪的反射之下，也能提供足够的光线以视物。此外，在北极地区的天空，有时候也会被光彩夺目的北极光装点。北极光是因为带电粒子相互撞击产生的，在空中像焰火一样灿烂夺目，色彩纷纭，变幻无穷。即便在这样暗淡苍白、荒凉无人烟的北极地区，一些部落靠着强健的雪橇狗拉着雪橇，狩猎那些皮毛柔软丰厚的动物——这些温暖的白色皮草是一种重要的贸易商品。
在这样恶劣的自然环境下，这里的居民更多时间用来狩猎和打鱼，前者给他们带来暖和的衣服，后者给他们提供食物。打鱼同时也为他们提供燃料，他们用鱼骨或者鲸脂切片燃火来取暖做饭。事实上，没有树木可以在这么严酷的环境下生存，因此，在这里根本没有树木，柳树和白桦树拒绝在这里生长。但是在北拉普兰地区生长有灌木丛，还有大麦等可以在极其寒冷的条件下勇敢生存的作物。在拉普兰以北，连灌木丛都看不见。即使在夏天也只有少数几丛苔藓类植物匆匆忙忙成熟，将自己的种子撒播在岩石罅隙中。再往北的地区，冰雪终年不化，地面被厚厚的冰雪覆盖，植物无从生长。
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