极昼

极昼，是出现在极圈范围内的一种“太阳终日不落”的现象，所以又称“永昼”。极昼只出现在地球南、北极圈以内地区。太阳直射于北半球时，极昼出现在北极地区;而极夜则出现在南极地区。太阳直射在南半球时则反之。如太阳直射在北纬10°，则北纬80°—90°地区将出现极昼，南纬80°—90°地区则为极夜(不计大气折光作用和日轮视半径)。

在南极圈和北极圈以内，每年都会有极昼和极夜季节。其持续时间之长短，则因纬度而异。在南极和北极，每年都有半年极昼和半年极夜。除了南极和北极以外，极昼期内，太阳在一日内仍然有高度和方位的变化。

极昼产生的原因是来自大气外的高能粒子（电子和质子）撞击高层大气中的原子的作用。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。现在所知，作为太阳风的一部分荷电粒子在到达地球附近时，被地磁场俘获，并使其朝向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红、绿或蓝等色的极昼特征色彩。

极昼的出现与“地磁场”的变化有关,原来，极昼是“太阳风”与“地磁场”相互作用的结果。“太阳风”是太阳喷射出的带电粒子，当它吹到地球上空，会受到“地磁场”的作用。

“地磁场”形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个漏斗沉降，进入地球的两极地区。两极的高层大气，受到“太阳风”的轰击后会发出光芒，形成极昼。高层大气是由多种气体组成的，不同元素的气体受轰击后所发出的光的前面色不一样。例如氧被激后发出绿光和红光，氮被激后发出紫色的光，氩激后发出蓝色的光，因而极昼就显得绚丽多彩，变幻无穷。

如果太阳直射点在哪个半球，那个半球的极地附近就会出现极昼现象。极昼的范围与太阳直射点纬度有关，其边界与极点的纬度差就是太阳直射点的纬度。

所以，春分过后，北极附近就会出现极昼，此后极昼范围越来越大；至夏至日达到最大，边界到达北极圈；夏至日过后，北极附近极昼范围逐渐缩小，至秋分日缩至0；秋分过后，南极附近出现极昼，此后南极附近的极昼范围越来越大；至冬至日达到最大，边界到达南极圈；冬至日过后，南极附近极昼范围逐渐缩小，至春分日缩至0。如此周而复始，其周期为一个回归年。

众所周知，每年南、北两极，“极昼”、“极夜”交替出现。一年内大致连续六个月是白昼（称极昼），六个月是黑夜（称极夜）。“极昼”时，每天二十四小时始终是白天，要是碰上晴天，即使是午夜时刻也是阳光灿烂，就像大白天一样的明朗。而“极夜”来临时，太阳始终不会从地平线升上来，星星一直在黑洞洞的天空闪烁着。

北极圈极昼、南极圈极夜出现在夏季，北极圈极夜、南极圈极昼出现在冬季。

所谓极昼，就是太阳永不落，天空总是亮的，这种现象也叫白夜；所谓极夜，就是与极昼相反，太阳总不出来， 天空总是黑的。在南极洲的高纬度地区，那里没有“日出而作，日落而息”的生活节律，没有一天24小时的昼夜更替。昼夜交替出现的时间是随着纬度的升高而改变的，纬度越高，极昼和极夜的时间就越长。在南纬90°，即南极点上，昼夜交替的时间各为半年，也就是说，那里白天黑夜交替的时间是整整一年，一年中有半年是连续白天，半年是连续黑夜，那里的一天相当于其他大陆的一年。如果离开南极点，纬度越低，不再是半年白天或半年黑夜，极昼和极夜的时间会逐渐缩短。

到了南纬80°，也有极昼和极夜以外的时候才出现1天24小时内的昼夜更替。如果处于极昼的末期，起初每天黑夜的时间很短暂，之后黑夜的时间越来越长，直至最后全是黑夜，极夜也就开始了。而在南极圈(南纬66°33’)，一年当中仅有一个整天(24小时)全是白天和一个整天全是黑夜。中国南极长城站(南纬62°13’)处在南极圈外，在12月份的深夜一二点钟，天空仍然蒙蒙亮，眼力好的可以看书写字。极昼和极夜的这种自然现象在地球的另一极北极也同样出现，不过它出现的时间同南极正好相反，北极若处在极昼，则南极为极夜，反之变然。

极昼与极夜的形成，是由于地球在沿椭圆形轨道绕太阳公转时，还绕着自身的倾斜地轴旋转而造成的。，原来，地球在自转时，地轴与其垂线形成一个约23.5°的倾斜角，因而地球在公转时便出现有6个月时间两极之中总有一极朝着太阳，全是白天；另一个极背向太阳，全是黑夜。南、北极这种神奇的自然现象是其他大洲所没有的。

生存于南极洲种类不多的生物，有着奇特的环境适应能力。主要表现在耐黑暗、抗低温、耐高盐、抗干燥等方面。在漫长的极夜里，南极洲的生物主要通过变换自身的颜色、改变代谢方式、休眠等办法求得生存。在维多利亚地的一个淡水湖里，有一种“湖藻”能忍受4个月的极夜,在极夜来临前，它能充分利用白昼的阳光，高效率地进行光合作用，合成大量的有机物,这些有机物除供它生长发育外，还将剩余部分排到体外，贮存在它生活的水环境中。在极夜期间，它就停止光合作用，并吸收它释放出来的有机物，维持最低限度的代谢，就能发育生长。有一种名叫轮虫的生物，它可以不吃不喝地休眠4个月，度过漫长的极夜。还有一种名叫“冰雪藻”的生物，有阳光时，它变成绿色，黑暗时变成蓝绿色，依靠这变换，吸收不同波长的光进行光合作用而生存下去。

由于存在着极昼和极夜，在漫长的白天，动物们必须积累足够的能量，从而不停地进食，并且还要高效率的养育后代，这样当永夜来临时，除部分迁徙到南方去的动物外，那些留下来的动物便可以度过最为艰难的时期。^[1]

圣彼得堡位于北纬60度，仲夏时节，白天持续近20个小时，黄昏过后不久，又开始出现晨曦，这种现象要持续一个月左右。