俗話說 " 冬練三九，夏練三伏 "，一年中最熱的 " 三伏天 " 就要來了。三伏天是什么？為什么這段時期炎熱難耐呢？

Part.1

中國歷法中的三伏天

我國古代采用 " 干支歷 "，是用10 個天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）與12 個地支（子、丑、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。

根據傳統歷法的規定，從夏至日起，第三個庚日為初伏，第四個庚日為中伏，立秋后第一個庚日為末伏，這就是 " 三伏天 " 的來歷。

三伏天以庚日為始末，一般持續的時間是 30 天或 40 天。天文年歷顯示 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 " 炎熱的原因又是什么呢？我們或可想起《列子 · 湯問》中的名篇《兩小兒辯日》里的場景：

孔子東游，見兩小兒辯日，問其故。

一兒曰：" 我以日始出時去人近，而日中時遠也。"

一兒曰：" 我以日初出遠，而日中時近也。"

一兒曰：" 日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為遠者小而近者大乎？"

一兒曰：" 日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯，此不為近者熱而遠者涼乎？"

孔子不能決也。

兩小兒笑曰：" 孰為汝多知乎？"

三伏天的炎熱，難道真是因為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系

其實，太陽是一顆正處于主序星階段的中年時期的恒星，這一階段的太陽燃燒穩定，體積變化非常小，因此在一天里、甚至一年里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，即使太陽表面常有黑子等太陽活動的緣故，一年當中的變化幅度也僅僅 1% 左右，顯然這不是三伏天炎熱的原因。

那會不會是這段時期地球距離太陽更近了呢？

二十四節氣與地球軌道關系 圖源：作者繪制

也不是。實際上，這段時間里日地距離要比平時遠。地球圍繞太陽運行的軌道并非正圓形，而是一個偏心率為 0.0167 的橢圓。

日地距離平均約為 1.496 億千米，遠日點時的日地距離為 1.521 億千米，近日點時的日地距離為 1.471 億千米，遠日點比近日點遠了約 500 萬千米，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里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，三伏天里的太陽其實是個 " 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。

這一切的根源在于地球的軌道特征。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面叫做黃道面，過地心且與地軸垂直的平面叫赤道面，這兩個平面目前有一個 23°26′ 的交角，叫做黃赤夾角。

正是這個交角的存在，使得一年當中，隨著地球位于軌道的不同位置，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 ) 時稱之為夏至；照射到南緯 23°26′（南回歸線）時為冬至，照射到赤道時為春分 / 秋分。

夏至時太陽輻射示意圖 圖源：作者繪制

夏至時，北半球白天的太陽高度大，日照時間長。以南京地區為例，夏至日，中午太陽高度約為 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 35 度，白天時長僅有 10 小時 04 分。因此夏至時地表單位面積獲得的太陽輻射能量最多，約為冬至日時的三倍，并且緯度越高這個比值越大。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，北半球最熱的時間并不是在夏至，而是夏至之后的一段時間。因為氣溫的變化還受地表熱量收支平衡的影響。

一般夏至后的一段時間里，地面吸收的熱量仍大于它所放出的熱量，地面溫度持續升高，這段時間差不多正好對應傳統歷法里 " 三伏 " 這段時間，因此造就了北半球 " 三伏天 " 的炎熱。

這之后，地面放出的熱量大于地面吸收的熱量，氣溫才逐漸降低。

當然，對于局部地區來講，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，最熱的時候也并非與‘三伏’日期相對應。

話說回來，你是怎樣來消暑的呢？