極晝(英文名:Polar day),又稱永晝或午夜太陽(Midnight sun),是指出現在極圈范圍內的太陽終日在地平線上的現象。極晝只出現在地球南、北極圈以內和附近地區。
太陽直射于北半球時,極晝出現在北極地區;而極夜則出現在南極地區。太陽直射在南半球時則反之。在南極圈和北極圈以內,每年都會有極晝季節,持續時間長短,因緯度而異。從南、北極圈向南、北極去,隨著緯度的增加,極晝或極夜的日數逐漸遞增,到南北兩極點處增大為半年白晝、半年黑夜。除了南極洲和北極點以外,極晝期內,太陽在一日內仍然有高度和方位的變化。
極晝的出現與地球運動有關。地球不停地自轉并繞太陽公轉,且在公轉過程中地軸傾斜方向保持不變,致使太陽直射點一年間在南北回歸線之間移動,從而造成地球上各地晝夜長短的變化。每年夏至日,太陽直射北回歸線(23.5°N),北極圈內出現極晝現象;每年冬至日,太陽直射南回歸線(23.5°S),南極洲圈內出現極晝現象。極圈到極點之間,越靠近極點,極晝的時間長度越接近6個月;越靠近極圈,極晝的時間長度越接近24小時。
2019年,為了進一步獲得自由且明確的工作周期,減少極晝和極夜給生活帶來的影響,挪威索馬洛伊島居民共同簽署了“取消時間”制度,向國際社會申請廢除島上的時間。挪威有關部門也早已關注到島上的極晝極夜問題,經過一番程序,便同意了這項提議。
定義
現象命名
極晝,因其太陽24小時不落的現象,也被稱為永晝。在國外也被常稱為午夜太陽(Midnight sun)。
產生原因
地球自轉與公轉
極晝的形成與地球自轉、公轉和地軸傾斜有關。地球每24小時自轉一次,從而形成晝夜交替。地球在公轉過程中,地軸傾斜23.5°且方向保持不變,致使太陽直射點一年間在南北回歸線之間移動,從而造成地球上各地晝夜長短的變化。天文學中把晝夜更替的分界線叫晨昏圈,它把地球分為晝半球(被太陽照耀的部分)和夜半球(看不見太陽的部分)兩個部分。
每年春分和秋分這兩天,太陽直射赤道,全球晝夜平分。春分日(3月21日左右)以后,太陽直射點北移;在每年夏至日(6月22日左右)太陽直射北回歸線(23.5°N),北極圈內全部處于晝半球中,出現極晝現象;而南極圈內則全部處于夜半球中,出現極夜現象。春分后北極附近極晝范圍逐漸擴大,至夏至達到最大,秋分時范圍縮至0;南極的情況相反,秋分后范圍擴大,至冬至最大,春分時縮至0。秋分日(9月23日左右)后,太陽直射點南移,到冬至日(12月22日左右)太陽直射南回歸線(23.5°S),南極圈內全部處于晝半球中,出現極晝現象;而北極圈內又全部處于夜半球中,出現極夜現象。以芬蘭為例,在夏至這一天,芬蘭奧盧市離北極圈只差1°,午夜12點太陽才鉆入地平線,但一眨眼間,它又從另處升起,從日落到日出只隔一個小時。而在北極圈外一點的克米亞爾維市,太陽則一直在地平線上轉圈子,不會落下去的,成了“不落的太陽”。
從南、北極圈向南、北極去,隨著緯度的增加,極晝或極夜的日數逐漸遞增,到南北兩極點處增大為半年白晝、半年黑夜。極圈到極點之間,越靠近極點,極晝的時間長度越接近6個月(北緯90度處為6個月,北緯80度處為4個月,北緯70度處為2個月);越靠近極圈,極晝的時間長度越接近24小時(北緯66度處為24小時)。
光線折射
極晝的形成還與光線折射有關。北極圈和南極圈外的地區也會出現極晝。這是由于折射,即太陽光被地球大氣層彎曲的光學效應。即使太陽實際上位于地平線以下,它仍然可見。
變化規律
范圍規律
極晝、極夜分布緯度范圍相等,分居南北半球,以赤道為軸空間對稱。晨昏線相切的緯線至極點區域,出現極晝、極夜現象。切點的緯度同太陽直射點的緯度是互余的,太陽直射點移動范圍(0°~23.5°),切點移動區域范圍(66.5°~90°)。切點同太陽直射點移動的速度是一致的,一個月移動8°(緯度),4天1°,一天15'。這樣,可根據切點位置確定具體日期,也可以根據日期確定切點的位置。根據緯度可以推斷極晝極夜的時間長度,極點半年,極圈一天,由極點向極圈方向每移動4個緯度,極晝極夜時間減少一個月。
正午太陽高度規律
極晝區域24小時白晝,整日太陽可見。地方時12點為正午太陽高度,正午太陽高度分布規律為:恰好出現極晝的緯線最大,向極點方向遞減;地方時0點為子夜太陽高度,子夜太陽高度極點最大,恰好出現極晝緯線最小(0°),向極點方向遞增。
極點一天之內,太陽高度是不變的,太陽高度與太陽直射點的緯度相等,這時恰好出現極晝的正午太陽高度除以2等于太陽直射點的緯度;其他出現極晝緯度,正午太陽高度同子夜太陽高度相加之和,除以2,等于太陽直射點的緯度;正午太陽高度同子夜太陽高度之差,除以2,等于該緯線同極點的緯度差。
分布特征
每年春分(3月21日左右)至秋分(9月23日左右),歷時約186天,太陽直射點北移,從赤道→北回歸線(23.5°N)→赤道,北極圈以內和附近地區處于晝半球,出現極晝現象。這些區域包括美國阿拉斯加州、加拿大、格陵蘭、冰島、挪威、芬蘭、瑞典和俄羅斯的部分地區。在芬蘭最北部的拉普蘭地區,夏季太陽有超過60天不落下;挪威的斯瓦爾巴群島每年4月19日至8月23日期間也持續處于極晝狀態。
每年秋分(9月23日左右)至第二年春分(3月21日左右),歷時約179天,太陽直射點從赤道→南回歸線(23.5°S)→赤道,南極圈內處于晝半球中,出現極晝現象;而北極圈內又處于夜半球中,出現極夜現象。
南北極地區的極晝、極夜最大邊界都在66°34'的緯線上。
極晝影響
對生產生活的影響
在極晝期間,人們不需要人工照明,即使在子夜時分,照樣可以工作。但時間的界限變得模糊,人們常常在凌晨4-5點見到紅日高懸,無法精準感受時間的流逝。
對自然界的影響
在極晝期間內,貓頭鷹和蝙蝠打破了黑暗中活動的習慣,在“白夜”里飛來飛去。植物也充分利用這十分有利而短暫的生長季節,快速完成生長發育、開花結果的生命周期。如蒲公英,它的幼苗破土而出后很快就長得根壯苗肥;只需1~2天工夫,它就結滿了蓓蕾,變成遍地金花;1周之后,蒲公英全都結成了毛茸茸的球果。
對人體健康的影響
極晝及低溫環境會顯著影響人體的睡眠節律,導致入睡時間延長、睡眠時間縮短、助眠藥物使用增加,進而影響其工作狀態。
相關文化
俄羅斯極晝節
在俄羅斯的節日中,極晝節并不算古老,其名字就來自俄羅斯特有的地域特征:極晝。每年的極晝文化節持續時間長達一個月,向全世界的游客們展示了俄羅斯的節日文化,從經典的俄羅斯芭蕾舞到圣彼得堡交響樂團音樂會和環球藝術家表演,內容豐富,樣樣俱全。
始建于19世紀的“馬林斯基”劇院是極晝節最初的主場地。這個劇院連同莫斯科的波修瓦劇院都具有世界頂級的芭蕾舞表演藝術水準。即便在盛夏季節即將過去的時候,在這個劇院中欣賞一幕芭蕾舞表演也會是假日旅行的首選。人們穿著盛裝來到這里,品嘗香檳,緬懷輝煌的過去。
芬蘭仲夏節
位于北歐的芬蘭,在北極圈內的面積相當于整個國土面積的1/4。每年夏季,極晝最長的地方有73天連續不斷的“日不落”。每年6月20日至26日間的星期六(夏至前后),是芬蘭的仲夏節,舉國歡騰,各處懸掛國旗,以示慶祝。人們跑到森林、湖濱或海灘,在那里用樺樹桿燃起一堆堆篝火,盡情地唱歌跳舞,歡慶那不夜季節的到來。
極晝主題戶外運動
瑞典、挪威、芬蘭、冰島和格陵蘭等位于北極圈以內的地區在夏季都會不同程度地處于極晝之下。隨著日照時間的變長,北歐吸引了更多的人加入到戶外運動中,如皮劃艇、游泳、露營、騎行、徒步、釣魚或高爾夫。具體地點如瑞典基律納、挪威特羅姆瑟和北角、芬蘭烏茨約基和基爾皮斯耶爾維等。
紀錄片《北極,北極!》
2016年4月22日,由余敬中總導演,趙謙、郝莉等編劇的電視紀錄片《北極,北極!》在中國大陸首播。該紀錄片共分為《一路向北》《極北人家》《危險溫度》《冰封寶藏》《航道破冰》《對話之地》《天下留白》《守望北方》8集。主創人員旨在通過描述北極世界歷經的歷史變遷、北極與人類的關系,喚起更多人保護北極環境的意識。據總導演余敬中介紹,從2012年冬天初步設想,到2013年夏天集中學習形成初步腳本,并最終通過臺編委會重點選題立項,到2014年4月啟動拍攝,最后2015年8月結束主體拍攝,劇組前后安排了三輪大的集中拍攝及若干次小型拍攝,95%以上的拍攝量都在境外完成,從極晝到極夜,從零下40多度到零上30多度,經歷四季變化,足跡覆蓋了從北極點到北極圈覆蓋的所有國家。
相關事件
“取消時間”制度
2019年,為了進一步獲得自由且明確的工作周期,減少極晝和極夜給生活帶來的影響,挪威索馬洛伊島居民共同簽署了由謝爾·奧拉夫·赫維丁提出“取消時間”制度,向國際社會申請廢除島上的時間。挪威有關部門也早已關注到島上的極晝極夜問題,經過一番程序,便同意了這項提議。
中國首次開展南極極晝天文觀測
2019年4月3日,中科院南京天文光學技術研究所3日通報,由中國第35次南極科考隊安裝在昆侖站的南極多波段太陽測光望遠鏡(MARST)利用極晝條件經過一周連續觀測,已初步整理匯總科學數據。這是中國首次正式在南極開展白晝天文觀測,得到的一批太陽全日面、白晝觀星圖像資料,為后續深入研究提供了重要參考,同時也展示了中國南極天文第一次正式具備了“極晝”“極夜”連續觀測的能力。
參考資料 >
午夜太陽是什么?.timeanddate.2024-10-31
極晝與白夜.中國氣象局.2024-02-21
漫話極晝和極夜.中國氣象局.2024-02-21
漠河有“極晝”和“極夜”嗎?.黑龍江省氣象局.2024-11-01
挪威索馬洛伊島 全球唯一沒有時間的地方.中國知網.2024-11-01
極晝區域常見考點探究.中國知網.2024-11-01
中國第9次北極科學考察期間科考隊員睡眠質量分析.中國知網.2024-11-01
不一樣的戶外體驗.visitnordic.2024-11-01
北極,北極!.豆瓣電影.2024-11-01
《北極,北極!》紀錄片創作幕后的那些事.中國新聞網.2024-11-01
我國首次開展南極白晝天文觀測.中國政府網.2024-11-01