极昼和极夜持续的天数及计算
初中地理教材的一篇阅读课文中写道：北半球春分日前后开始,在北极圈内太阳全天不落,一天24小时都在白昼中度过.这就是极地地区所特有的“极昼”.
北半球秋分日前后开始,在北极圈内却是另一番景色.太阳终日不出,一天24小时都在漫漫长夜中度过,这就是极地地区所特有的“极夜”.
我认为此处叙述欠妥.正确的说法应是：太阳直射点北移直射赤道,是北半球的春分日.此日开始,北极上空太阳全天不落,一天24小时都在白昼中度过,这就是“极昼”现象.随着太阳直射点北移,北半球极昼范围逐渐扩大,夏至日扩大到北极圈.在极昼期间的午夜前后,但见太阳从西北天空斜落下,与正北点的地平面稍加接触,又朝东北天空斜斜升起.这种景象在北极圈上只出现在夏至日这一天.愈靠近北极,极昼持续的天数愈多,正午太阳高度愈低,阳光斜射得愈厉害.北极的极昼持续天数达191天.
北半球秋分日以后,北极开始出现另一番景色.太阳终日不出,一天24小时都在漫漫长夜中度过,这就是“极夜”现象.这种现象在北极圈上只有冬至日这一天才有.愈靠近北极,极夜持续的天数愈多.北极的极夜持续天数为174天.
还需要指出：北半球春分日前,太阳直射在南半球,北极圈内不会出现极昼现象.北半球秋分日前,太阳直射北半球,北极圈内不会出现极夜现象.
地球上昼夜长短主要是由太阳赤纬和地方纬度决定的,单纯考虑这两个因素,一个地方的昼长可由下面的公式求出：
其中,D为昼长,δ0为太阳赤纬,ψ为地理纬度（北半球ψ取正值,南半球ψ取负值）.
由此公式可计算出北极从春分日（3月21日）起,极昼开始；从秋分日（9月23日）起,极夜开始.可推算出北极全年极昼天数是186天,极夜天数是179天.（见附表）
但是,除了太阳赤纬和地方纬度,昼夜长短还受太阳视半径、大气折射作用等的影响.前面的公式是将太阳看成质点来处理的,但太阳的视圆面很大,平均视半径约16′,计算昼夜长短应将它考虑在内.大气折射的影响主要是光线穿过地球大气时发生连续折射现象,当太阳在地平面以下35′时,我们已经看到它在地平面以上了,因而延长了白昼时间.
这两个因素总的影响效果,是当太阳中心在地平面以下51′时,白昼即开始,前面的公式变为：
D=2/15arc cos（-tgδ0·tgψ-Sin51′/cosδ0·cosψ）
用此公式计算出北极从3月19日起,极昼开始；9月26日起,极夜开始,这样,北极的极昼、极夜分别成了191天和174天.（见附表）.
从附表中还可看出：极昼期,北半球多于南半球,极夜期,南半球多于北半球.这是由于地球公转速度在近日点快（1月初）,在远日点慢（7月初）造成的.
实际上,地球上昼夜长短也受晨昏蒙影、眼高差等因素影响,但这些因素只起一定的干扰作用,最基本因素还在于太阳赤纬和地理纬度.在非专业领域的普通教学中,其他因素可以忽略.
