為什麼春分不是最冷的一天，秋分不是最熱的一天？
這個問題基於一個很粗淺的假設：地表白天吸熱速率大致等於夜間散熱速率。而這個假設，我從一開始就知道是沒有道理的，但是又不知道具體原理是怎麼樣的，所以提了這麼一個問題。 ================================= 我覺得我沒有問錯問題啊！我的疑問如下： 在春分到秋分期間，北半球每天受到日照的時間都是大於12小時的，如果不細想，每天日間積累的熱量應該都要大於夜間散失熱量，總體來看秋分應是最熱一天。反之春分應該是最冷一天。 而對此我個人猜想是與植被有些關係：在冬季，總體來看植被光合小於呼吸(?)，向大氣釋放熱量，因此還沒到春分就達到臨界點，氣溫升高；在夏季反之。 不知道真正的原因有哪些，等高人解答。
這是我在假如地球是均勻的，沒有大氣運動，一年中最冷的時候是否是春分？ - 地理這個問題下的答案。
首先是哪一天最冷/熱？是兩至還是兩分？
簡單地做了一些分析。具體的數據來源是NOAA的逐日氣溫(surface air temperature)再分析資料ESRL : PSD : PSD/Climate Diagnostics Branch, Data: NCEP Reanalysis Surface，取2010-2014年五年做多年平均，然後只對北半球做緯向平均，設定緯度值（15N，30N，45N，60N），得到以下時間序列
不知道為啥圖這麼不清楚～
anyway，橫坐標是月份，縱坐標是溫度（K）。不難看出基本上在各緯度都是一月底二月初達到氣溫最低值，除低緯（15N）之外，一般最高溫度出現在七月底到八月初。基本上，溫度極值出現在至日之後的一個月左右。那麼為什麼是在這些日子呢
如果說理想化的能量收支如下圖所示（縱坐標是能量，橫坐標是時間；2、4分別是夏、冬至），那麼最冷的時候不就應該是圖中的1/5（春分）嗎？
問題的關鍵在於，地球接受太陽輻射的平衡是以「日」為周期的，而不是以年為周期。所以上圖並不適用於入射輻射的年變化，更恰當的解釋應該是入射能量的日變化，2、4點分別是正午和午夜。也就是說基本上是每天一個循環，那麼最冷的日子自然就是上圖中橫軸下三角形面積最大的一天，也就是冬至。相應地，最熱的一天應該是夏至。
然而實際的情況是，往往最冷/熱的一天在至日之後，這是有專門的概念，叫做「季節延遲」（Seasonal lag）。簡單來說，因為地球表面大量水的存在，導致了溫度變化相對於輻射變化有了滯後。這個滯後的時間隨著緯度、地理條件以及季節的不同而改變。一般而言，對於北半球大陸區域，這個延遲是冬季20-25天，夏季25-35天。所以我們就能得到上面幾張圖的結果了。
事先說明這不是個嚴謹的科學論證答案。。我只是提供了一個猜測供討論。
再說明以下答案轉自我自己的另一個問題的回答，但是新用戶不知道怎麼用手機客戶端導入鏈接所以我這裡沒有引用…
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樓上有人歸因於lag。。。 可是lag的定義難道不是應該「效果比執行更晚出來」么，那春分之前都一直支出比收入大(which我認為是不妥的，這個再敘)，春分應該是理論執行上的最冷點，按照lag延後理論，最冷點應該比春分更晚出現才對，可是實際上最冷點比春分早啊。。。
所以我覺得取決因素不在lag，而在凈通量究竟哪個點到達零值——也即：春分是不是收入開始大於支出的臨界點？秋分是不是收入小於支出的臨界點？ 關於這個問題，我跟樓上broglie de的答案觀點一致(也是因為我不會用手機客戶端at人所以沒有引用，抱歉抱歉)，輻射量跟時長不能等同，因為入射通量和出射通量未必相等。我沒算過，所以這裡不做詳細分析了，求哪位大神詳細提點。
總之在這種情況下是可以做到一年裡降溫時間較短、升溫時間較長的，而不是簡單的各佔半年然後按春分秋分劃界。
於是，降溫時間(也即支出大於收入的時間)很短，早在冬至之後、春分之前就結束了，所以加上lag和環流之後，最冷點在冬至之後，有些地區比如美東可能會在立春左右。而夏天的凈輻射量正值結束點應該也是遲於夏至但是早於秋分，再加上lag，最熱點確實就是比夏至遲但是比秋分早。
以上是沒有考慮環流的。考慮環流那就會出現沿海和內陸季節分割點都不一樣的情況了，比如美東紐約那邊最冷一般是二月，我們這裡最冷一般是12月中旬和1月。夏天有些地方最熱是7月，我們這裡一般是8月初。etc。。。
反正個人覺得簡單地認為春分秋分是凈通量零值點是個很扯的行為，收支通量未必是時刻相等的，怎麼能認為晝夜時長一樣的春分和秋分就是凈通量零值點。既然春分秋分根本不是凈通量零值點，那這兩個點不是最熱和最冷也就沒什麼好奇怪了。
單論邏輯，【吸熱與散熱的時間相等】，就意味著【吸熱量和散熱量相等】嗎？你家電水壺傲嬌，每次加熱半分鐘就要休息半分鐘，難道水就燒不開了?
其實，白天吸熱晚上散熱這個設想本身就有問題。細想一下就知道，你球白天也是要散熱的。還有兩極，易知南極極晝氣溫-30°，極夜-60°，溫差30°跟你國很多地方比起來沒啥大不了的。所以最關鍵的還是太陽直射的緯度。
最後，天王星那種滿地打滾的公轉，題主你猜猜哪裡熱哪裡冷？2015.02.04 更新：
之前我也是想當然覺得不應該提問「為何春分不是最冷，秋分不是最熱」，看了題主的補充和在其他答案下的回復。現在也比較認可題主的問法。
在春分到秋分期間，北半球每天受到日照的時間都是大於 12 小時的，如果不細想，每天日間積累的熱量應該都要大於夜間散失熱量，總體來看秋分應是最熱一天。反之春分應該是最冷一天。
春分日全球晝夜等長，春分至秋分這半年北半球晝漸長，夜漸短，假如吸收熱量的速率和放出熱量的速率相等，那麼每日勢必會積累下很多熱量來不及散發出去，直到晝短夜長，天氣轉涼，那麼秋分時是理論上我們應該感覺到氣候最熱的時候，同理春分時最冷。就像子時陰最盛，陽始生，而午時陽轉衰，陰氣生。
可是這和我們現實生活體驗並不相符。
所以題主想問的是：為什麼沒有積累的熱量呢？
因為我國大部分地區每日收入的熱量並不足以支持支出。
以下內容來自：中國科普博覽＿大氣科學館海陸表面的熱能主要來自太陽，太陽輻射能是大氣中一切物理過程的原動力。
地球收入的輻射(地面和大氣吸收的太陽輻射)和支出輻射(返回宇宙間的地面和大氣的長波輻射)的差額，就是地一氣系統的輻射平衡。輻射差額赤道最大，向高緯度逐漸變小。由赤道到緯度 30° 地區為正值，在 30° 以外變為負值。
它的絕對值向高緯度增加而到極地為最大。由此可見，熱帶和副熱帶熱量收入大於支出，而溫帶和寒帶則支出大於收入，因此必然會發生熱量由赤道向兩極輸送的情況。
熱量由赤道向兩極輸送所造成的大氣環流，是影響氣候的一個重要因素。
所以，由於 30°N 以北地區每日支出的熱量甚至大於收入，題主所想像的「每日累積的熱量」這種情況是不存在的。
另外，由於高低緯度由於受熱不均導致的氣壓帶風帶的流動等熱量交換活動，造就了當前我們的氣候環境。
在這個氣候環境下，冬至日比春分日更有資格競爭最冷一天。
而對此我個人猜想是與植被有些關係：在冬季，總體來看植被光合小於呼吸(?)，向大氣釋放熱量，因此還沒到春分就達到臨界點，氣溫升高；在夏季反之。
至於這一段猜測，我也不太了解植被是否對氣候有如此大的影響。所以我之前有想刪除「生物學」的話題替換成「氣候」，既然題主改回來了，那就這樣吧。
。
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2014.12.20 原答案：
春秋分的時候，太陽直射赤道。
由於地球自轉軌道平面與公轉軌道平面不一致而出現的黃赤交角的存在，太陽直射點在南北回歸線之間來回運動。每年直射赤道的那兩天，是春分日3.21和秋分日9.23，直射南北回歸線的日子，分別是冬至日12.22和夏至日6.22。
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題目所問的，省略了一個區域前提，即「北半球大部分地區，尤其是我國境內大部分地區。」
但是其實這麼問還是不太有道理的。
顧名思義，春分，是冬天與春天的分界線，春天似乎不比冬天冷，秋天也不比夏天熱。
題主想問的，大概是：
「為什麼在北半球大部分地區，尤其是我國境內，冬至日不是最冷的一天，夏至日也不是最熱的一天。」
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之所以要限定北半球，因為南北半球季節相反，當太陽直射北半球的時候，北半球是夏季，南半球是冬季。
以一般經驗來談，回答里提到的全部是北半球狀況。
之所以說大部分地區，因為在赤道附近低緯度地區，由於有太陽直射的存在，氣候狀況與回歸線以外沒有直射的地區要有差異的。
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那回到問題，為什麼北半球夏至日不是最熱呢？
因為大體上來說，我們感受到的空氣溫度，並不是直接來自於太陽輻射。而是地面接受太陽輻射之後返還的地面輻射。在夏至日前後，北半球北回歸線以北地區受到太陽輻射最強，但是通常在一個月左右（這個時間根據下墊面不同還有所不同，所以日本這樣的海洋性特徵明顯的季風氣候（謝 @建川 指正）地區，八月才會達到氣溫最高），地面輻射才會達到最強。
另外，我國南方大部分地區之所以感覺七月最熱，這和氣壓帶風帶的季節性移動也有很大的關係。由於副熱帶高氣壓帶夏季北移，副熱帶高氣壓帶控制的地區，盛行下沉氣流，降雨一般會稀少，溫度升高。而六月太陽直射最強的時候，還會有降雨等因素影響，使得氣溫並不高。
對於常年受大陸高氣壓控制的西北內陸地區來說，因為高壓，以及深入內陸等原因，降水稀少，年溫差大。在上面說的第一個原因之外，再加上特殊的地形和特殊的氣候現象，比如焚風等原因，一般也在七月達到氣溫最高值。
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應該是這樣吧，可能有疏漏，畢竟畢業太久了。
氣候的影響因素很多，這個問題主要要解決的是為何春分之後日照時間長而沒在秋分達到氣溫最高的問題，跟實際氣候狀況的關係並不很大。
。只有我一個人覺得題主應該把春分秋分變成夏至冬至才合理嗎？
分割線。。。。
題主添加了描述。
嗯，設想還是蠻有趣。
不過眾所周知，北半球平均氣溫最高在七月份，最低氣溫在一月份，不在秋分春分，離得好遠，我覺得氣溫是受很多因素影響，但最關鍵的還是太陽高度。
為什麼燒水不是把火開到最大水就直接沸騰呢？
題主問的是農曆？
好像是因為農曆目前的天文修正已經不搞了吧，完全靠以前的曆法來。
畢竟現代農業也不會用這個，大體上還是靠現代化的預測……
所以農曆應該很久沒有修正時間了（可能也有，但是改變次數應該很少了）
正午也不是一天最熱，午夜也不是最冷。最熱一般是下午兩點半，最冷是日出前！
題主對散熱吸熱以及氣溫變化的理解有點不對。
並不是說白天吸熱溫度升高，晚上散熱溫度降低，這麼簡單。
熱量始終從溫度高的地方流向溫度低的地方。宇宙空間的溫度低於地球表面，所以地面的熱量始終都在向高空散失。極地的溫度在地球上最低，所以始終熱量都在向兩極轉移（通過高空氣流）。也就是說，喪失熱量這件事不論白天還是晚上都在進行，而且溫度越高喪失溫度的速度越快，白天溫度比較高，喪失的熱量其實更多。溫度升高還是降低要看喪失掉的熱量與接收到的熱量的差值，不是說有接收熱量，就會溫度升高，需要接收到的熱量大於散失的熱量，溫度才會升高。接收熱量和散失熱量兩個過程經常同時進行，是個動態的過程，不是單純的接收和散失熱量。
一天中，從早上到中午12點，地球表面接收到的太陽光熱量持續增加，12點之後到傍晚接收到的熱量逐漸減少，傍晚之後基本不再接收到熱量。散熱的速度隨著氣溫升高會逐漸加快，但是在2點前散失的熱量始終小於接收到的熱量，所以氣溫一直升高。12點過後的一段時間雖然接收到的熱量開始變少，但是仍然大於喪失的熱量，所以能繼續升高。2點之後喪失的熱量開始大於接收到的熱量，氣溫開始下降。題主注意看，下午2點之後雖然有太陽，但是溫度已經開始下降了，所以不是有日照就意味著溫度會升高。
全年溫度的變化與一天的溫度變化道理類似。
全年來看，每天的平均溫度取決於這一天獲得的總熱量與散失的總熱量之間的差值。獲得大於散失，溫度就會升高，反之溫度就會下降。夏至日之後獲得的太陽輻射開始減少，但是在大約一個月時間內仍然高於散失的熱量，所以日平均氣溫繼續升高，直到大暑之後每天獲得的熱量開始少於散失的熱量，氣溫才開始降低。（題主注意看，還沒到秋分溫度就開始降低了，不是說白天長於晚上就意味著溫度會繼續升高，重要的是接收和散失熱量的差值。）冬至日之後每天獲得的太陽輻射開始逐漸增加，但是在大約一個月的時間段內仍然低於每天散失的熱量，所以溫度繼續降低，直到大寒之後，獲得的熱量才超過散失的熱量，溫度才開始升高。（題主注意看，沒有到春分，溫度就開始升高了。）
因為有夏至和冬至
題主你可以設想一個很簡單的模型：
A車進行一個直線加速運動，加速度先上升後下降最後降低到0以下變為減速運動，
假設開始時間為t1，加速度最高的時候是t2，加速度為0的時候是t3。
那請問A車速度最高的時候是t2么？當然不是，有基礎力學知識的話就會知道，明顯是t3。
假設加速度的變化如下圖（借用一下高票的圖）：
那速度的變化就應該是這樣（手畫的，不是很精確）：
只要加速度還是正值，速度就會不斷提高，所以t3才是速度最高的時候。類似的問題也可以說明為啥一天中最熱的時候是下午2點多而不是中午12點了。
記得當時學的是由於大氣受熱過程而造成的滯後性：
比如夏至6月22日北半球太陽輻射是一年中最強的一天，但是7月初地面溫度最高，7月末8月初大氣溫度最高。
主要是由於大氣受熱過程中太陽輻射經過的大氣層。大氣受熱過程其中包括太陽輻射，地面輻射，大氣逆輻射。從更專業的角度也許會更加複雜。
冬至同理。
這個問題難道不是，為什麼冬至不是最冷的一天，夏至不是最熱的一天么？過了冬至這一天，北半球的白天慢慢增長，吸收的熱量也慢慢增加。同理過了夏至北半球的白天慢慢變短，吸收的熱量也慢慢減少。
那為什麼不是冬至最冷，夏至最熱呢？這涉及到很多因素。這還有一個因素要考慮就是當地是海洋性氣候和大陸性氣候。因為物體是有比熱的，並且水的比熱比岩石的比熱要大。夏至是北半球吸收熱量最多的時候，如果是大陸性氣候，由於比熱的關係，一般氣溫會延遲1個月達到最高溫，差不多7月份吧，海洋的比熱大，要差不多8月份才到最高值。
所以一般夏天最熱的時候是七八月份，冬天最冷的是一二月份。這個最熱和最冷，大概是跟農曆的節氣是相匹配的。加速度最大的時候不是速度最大的時候
今天春分哦～
氣溫在很大層度上還受到，當地地貌環境的影響。同緯度地區有湖泊、高山、峽谷的地方，與平原地區相比就會不一樣。
同一個地方的人，評價同一天的氣溫冷不冷。也會因為個人身體體質的不同，而出現差異。
每當聽到有人在背地理的時候，心裡就會有漣漪。我好羨慕啊～
為什麼高中時期是文科生學地理，到了大學就變成理科生學了？？？
我僅有的，不多的，高中地理知識-_-||。。。寶寶好可憐沒底氣的離開，一定能有底氣的歸來！
我的一位老師給出的回答，順便說一下，他是做通信信號處理的，我們一般稱其為大師。他的答案是從鎖相環PLL原理考慮的，認為地球的水相當於環路中的積分器，對溫度變化有遲滯效應，所以會出現太陽離地球最近而地球溫度不是最高的現象。同理，地球是一個穩定的負反饋系統，所以我們才能在這存活。深以為然。用專業知識解決實際問題的典範。
你們家燒菜難道火開到最大的時候油就最熱嗎。。。
為什麼一天中溫度最高出現在下午2點左右？
先說結論，主要原因我認為在熱量的累積上。
我之前學習地理的時候也有這樣的疑惑，為什麼一年中不是在太陽在北回歸線的時候最熱，在南回歸線的時候最冷。
結果一直沒有找到答案。
後來，自己找到了一個經驗式的答案。
私以為：
有一個大前提就是『太陽每天白天對地面產生熱量，而夜晚散失熱量，但是在春分到夏至這段時間，在前面一段時間，太陽白天積累的熱量沒有夜晚散失的熱量多，在後面一段時間，太陽白天積累的熱量比夜晚散失的熱量多。為了後面能夠更好的表述，將這個轉折點的時間定為30天』
在太陽從赤道逐步到北回歸線移動的時候，由於正午太陽高度角越來越大，在白天積累的熱量越來越多，導致每天的最高氣溫越來越高。
但是這個氣溫的升高不僅僅是當天的太陽的作用，還有前一天太陽所產生的餘溫。 在太陽到達北回歸線的時候，太陽高度角最大，當天太陽所產生的熱量也是最大， 過了夏至之後，正午太陽高度角逐漸變小，每天對大地產生的熱量也是逐漸變少。
但是在夏至之後熱量還是在累積的，因為用文字表達比較困難，所以我嘗試用數學公式表達一下。
假設①觀察點在北回歸線以北②春分到夏至之間是65天，每天夜晚熱量散失是30，從春分開始，每天白天熱量產生額增加一個，記春分當天為1.
明顯可以得出，在前三十天之內，熱量值沒有累積。
然後可以計算出從春分到夏至每天的實際熱量
W=n （n30）
W=1/2-59/2n+435 (
）
由公式可以計算出 在 n=65 也就是第65天熱量達到最大
當第65天時，熱量為 W=630
此時太陽開始北回歸線返回赤道，在開始返回的前幾天之內，所獲取的熱量會大於散失的熱量，因此熱量繼續累積。
以返回第一天為例，當天獲取熱量34，散失熱量30，積累4個熱量值，因此第一天的實際熱量為634，要大於夏至當天。
由這個例子可以看出，並不是夏至當天最熱，主要原因我認為在熱量的累積上。
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