在冬至时期,白天最短,太阳直射角度与地面夹角最小,单位面积的地面受到的日照强度最小,因此地面每天得到的太阳热量最少,地面日热量收支逆差尚未达到最大值。而冬至以后,虽然白天日趋增长,但增长的速度却很缓慢,从冬至到“三九”这一时期,平均每天只增长约一分钟,同时,太阳直射角度与地面夹角增加也很缓慢。地面日热量收支仍处在逆差状况,所以继续失去热量,地温继续下降。地面总热量收支逆差在“三九”时节才达到最大值。由于空气的温度主要受地温影响,这就导致了“三九”时节气温最低(当然,并非全国如此,年年如此,具体因地区、因年岁而异)。另外,“三九”前后,西伯利亚地区的冷气团也发展到极为强盛的阶段,强冷空气的频频入侵也是造成气温低的原因之一。
地球白天吸收太阳辐射来的热,到夜里就把它散发出去了。夏天,白天吸收的热多,晚上散发的热少,这样,每天都能积一些热。冬天,白天吸收的热少,晚上散发的热多,每天不但不能积存,还要把夏天积存下来的热用掉一些。冬至这一天,白天吸收的热量少,可是地球上还有一些储存的热。过了冬至,储存的热越来越少,到“三九”,地球热的储存是一年最少的时候,所以也就最冷。
即便到了“三九四九”时期,地面吸收的太阳辐射的热量仍然少,地面散发的热量还是多于吸收的热量,近地面的空气温度仍在继续降低,当地面吸收到的太阳热量几乎等于地面散发的热量,气温也就达到了最冷的程度。
“九九歌”反映了一年中由较冷到最冷又开始回暖的过程,其中“三九四九”所反映的物候现象,刚好体现出“三九四九”是我国一年中最寒冷的时段。
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