一、前情回顾

　　在3个多月前的春分日，小编做了一组实验：利用紫外线传感器监测春分日的日出、日落时间，判断是否昼夜等长。

【地球科学】春秋二分日昼夜等长？春分日！利用紫外线传感器“观天象”

　　在这组实验中，具体的实验思路如下：

　　虽然测量的结果并非与官方具体数据完全吻合（具体原因的猜想查看春分日的文章），但是也是可以观看到日出日落时间的，并成功判断春分日几乎昼夜等长。

　　转眼3个月过去了，北半球已经进入到夏天。根据我们所学的地理知识：夏至这天，太阳直射地面的位置到达一年的最北端，几乎直射北回归线(北纬23°26′28″44)，北半球的白昼达最长，且越往北越长。

　　那我们不妨依旧采用老办法，来观测一下夏至日前后的昼夜变化吧！

二、二十四节气之夏至

　　每年的6月21日或22日，为夏至日。

　2018年的夏至具体的时间为：

　　对于北回归线及其以北的地区来说，夏至日也是一年中正午太阳高度最高的一天。在北京地区，夏至日白昼可长达15小时，正午太阳高度高达73°32′。这一天北半球得到的太阳辐射最多，比南半球多了将近一倍。

夏至日全球的昼长和太阳直射角

　　夏至是太阳的转折点，这天过后它将走“回头路”，阳光直射点开始从北回归线逐渐向南移动，北半球白昼开始逐渐变短。夏至日过后，北回归线及其以北的地区，正午太阳高度角也开始逐日降低。同时，夏至到来后，夜空星象也逐渐变成夏季星空。

三、提出疑问

1. 夏至日当天北半球真的昼长夜短吗？处于合肥地区的夏至日昼夜长短分别为多长时间呢？

2. 夏至日真的是北半球昼最长、夜最短的一天吗？之后的几天是否开始出现白昼逐渐变短、黑夜逐渐边长的现象呢？

四、实验设计

1.将UVA/UVB传感器与采集器、电脑相连，并固定在窗外无遮挡的玻璃上——我们选择的正西方向的阳台；

2.将采集时间设置为持续采集，记录下开始采集的时间，采集多日；

3.观察、记录每个采集日的天气状况，分析可能对数据产生影响的因素。

五、实验数据

1.整体图像

分析：直线部分为黑夜，凸起部分为白昼。

6月21日开始采集：

与3月21日春分日图像对比：

2.日期标注

3.时间标注

4.数据统计

夏至日前后（官方数据为查询后的合肥市本地数据）：

与3月21日春分日对比：

六、实验结论

1.与春分日相比，夏至日前后的太阳明显“火辣”了很多，紫外线UVA与UVB强度几乎翻倍。所以日常防晒霜极其重要。

2.6月22日、6月23日为多云阴雨天气，紫外线强度不如后几日大晴天的高。厚厚的云层的确可以遮挡紫外线，天气对于紫外线的影响十分明显。

3.从春天到夏天，白昼的时长越来越长，有明显的增加。

4.官方昼最长的一天为6月22日，其昼长为14时13分51秒；当天传感器所测时长为13时39分4秒。

5.传感器测得昼最长的一天为6月23日，其昼长为13时51分44秒。

6.传感器所测数据与官方数据是有误差的，普遍规律为：传感器所测黑夜时间较长，白昼时间较短。

7.从官方数据看，白昼的时间从6月22日开始逐渐减短；传感器所测的白昼时间从6月23日开始波动逐渐减短。

8.合肥地区2018年的白昼最长的一天并非全国统一的6月21日夏至日，而是6月22日——当天昼最长，所以合肥地区的夏至日应该是6月22日。

七、拓展思考

1.为什么传感器所测数据与官方的不吻合？

答：主要与仪器本身和其他影响因素有关，具体参考春分日文章内的说明。

2.为什么传感器所测的昼最长的一天为6月23日，而官方数据显示昼最长的一天是6月22日？

答：前文说，这两日的天气为多云阴雨天。云阴雨天对紫外线强度有很大的影响，很有可能导致测量的误差。尤其是6月22日当天，全天的紫外线强度是所有采集日里最低的，所以那天测得的昼长也是这几日里最低的。

3.前文所说：夏至这天，太阳直射地面的位置到达一年的最北端，几乎直射北回归线(北纬23°26′28″44)，北半球的白昼达最长，且越往北越长。为什么会越往北越长呢？

答：回答这个问题之前，我们先看一下地球自转图和夏至日当天太阳照射地球的指示图（如下）。由于地轴与地球轨道面（黄道平面）并非垂直，而是带有夹角为倾斜的状态，所以地球是斜着转的。

　　正因为如此，夏至日当天太阳直射在北回归线而非赤道，所以北半球昼最长。

　　从图上可以看出，北极圈几乎完全被太阳光覆盖，地球绕着地轴转一圈，也没有黑夜。这就是所谓的极昼现象啦。

　　那么，这一天中国不同地区白昼到底有多长呢？江苏省天文学会天文专家严家荣介绍，根据这些地方在夏至日的日出和日落时间，计算出了白昼的长度（日落时间减日出时间）：中国的最北端的漠河是中国昼长最长之地，昼长16小时56分；中国领土最南边界曾母暗沙是中国昼长最短之地，昼长12小时16分。南北差距达4个小时40分钟。

　　小伙伴们可以尝试下次相约在夏至日当天分别在一南一北不同的城市测量日出与日落的时间，看是否会有不同。

4.为什么夏至日不是北半球最热的一天？

答：夏至这天虽然白昼最长，太阳角度最高，但并不是一年中天气最热的时候。因为，接近地表的热量，这时还在继续积蓄，并没有达到最多的时候。俗话说“热在三伏”，真正的暑热天气是以夏至和立秋为基点计算的。“不过夏至不热”，“夏至三庚数头伏”。夏至虽表示炎热的夏天已经到来，但还不是最热的时候，夏至后的一段时间内气温仍继续升高，大约再过二三十天，一般是最热的天气了。

5.为什么图像里的曲线会有陡然升高的趋势？（黑线标识）

答：因为我们采集的阳台是在西面。早晨到中午的时间没有太阳直射。太阳从东边升起从西边落下，在这个过程中西面阳台中午突然接收到了太阳直射的阳光，所以紫外线强度会陡然上升。