3月21日的时候，不论暴风雪是否还在肆虐，不论是否依旧寒冷，或者是否已经冰雪消融，北半球的这一天都被认为是冬去春来的日子，这就是天文学上春天开始的时日。很多人都不明白，为何偏偏选择了3月21日（有些年份是22日）这个日子作为冬天和春天的分界线，因为在这个时候可能还是酷寒当道，或者相反，甚至已经是暖阳当空了。
原因在于，天文学上的春天的开始并不是根据变幻无常的天气现象来判断的。在北半球的所有地区，春天来临的日子都是同一天，这不免使人产生出这样的想法，那就是天气特征对此并没有什么实质的意义。要知道在整个北半球根本不可能处处都是一样的天气啊！
事实上，天文学家们在确定四季开始的日子的时候，所遵循的并非与气象有关的现象，而是天文学的现象：正午太阳的高度以及由此而产生的白昼长短。天气情况已经只是附带情况了。
3月21日与一年中其他日子所不同的是，在这一天地球上的昼夜分界线刚好通过地理学上的南北两极。假设我们将一个地球仪拿在手里，对着灯光，使地球仪被照亮的一面的界线刚好和经线重合，跟赤道以及所有纬线圈相交的角度为直角，然后把地球仪在这个位置绕着它的轴转动，那么就可以看到，地球仪上的每个点在绕圈时所形成的轨道圈有一半在黑影中，有一半在光照下。这表明，此时昼夜等长。在每年的这个时候，整个地球上从北到南的所有地方都可以观测到昼夜等长现象。由于此时昼长为12小时，也就是为昼夜的一半，那么太阳就应当在早上6点升起，18点落山（当然此处指的是地方时）。
因此，在3月21日这天，地球表面的所有地方昼夜长短都一样。天文学上将这一不寻常的时刻成为“春分”。之所以叫做春分，是因为此时并不是一年中唯一一天出现昼夜等长的日子；半年之后，在9月23日的时候，又会出现昼夜等长，即“秋分”，它是夏天结束和秋天开始的标志。当北半球是春分的时候，在地球另一端的南半球就是秋分，反之亦然。当赤道的一侧是冬去春来的时候，另一侧则是夏秋交替。南北半球的季节是不会重合的。
现在我们来讨论一下一年中昼夜长短的问题。从9月23日秋分开始，北半球的白昼比黑夜越来越短暂。这种情况会持续半年。在此期间，先是白昼一天比一天短，一直到12月22日，然后再一天天地变长，直到3月21日昼夜等长。从这一天开始，在接下来的半年内，北半球的白昼都比黑夜要长。白昼一天天变长，直到6月21日，以后才逐渐缩短起来。不过，还要持续三个月，在此期间始终是昼长夜短，直到9月23日秋分昼夜等长。
我们此处谈到的四个日期，就是天文学上四季的开始与终结，北半球所有的地方情况都一样：
3月21日：昼夜等长，春季的开始；
6月22日：昼最长，夏天的开始；
9月23日：昼夜等长，秋天的开始；
12月22日：夜最长，冬天的开始。
在赤道另一侧的南半球，我们的春天正是他们的秋天；我们夏天的时候，那边则是冬天。
我们在此给读者留几个问题，可以帮助大家更好地记住和解释上面所讲述的情况：
［题］①在地球上哪一个地方，一年内都昼夜等长？
②今年3月21日，塔什干的太阳几点钟升起来（地方时）？同一天，东京的太阳何时升起？阿根廷的布宜诺斯艾利斯呢？
③今年9月23日，新西伯利亚的太阳何时落山？在纽约和好望角呢？
④8月2日和2月27日，赤道地区的太阳何时升起？
⑤有没有这样的情况：7月严冬，1月酷暑？
［解］①赤道上全年昼夜等长，因为不论地球处于什么位置，地面上受太阳照亮的一面总是把赤道分成相等的两部分。
②和③在春秋分的时候，地球上所有的地方的太阳都是本地时间6点升起，18点落山。
④赤道上的太阳一年四季都是在本地时间6点升起。
⑤在南半球的中纬度地区，7月严寒和1月酷暑是很常见的现象。
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