日地距離與季節的反直覺

北半球夏季太陽離地球遠,冬季太陽離地球近,居然是真的。我的第一反應是這不科學呀?烤火的時候誰不知道火堆跟前暖和,怎么太陽離得近反而是冬天呢?

認識這個問題就要首先了解地球上四季的成因。

1 ?地球上四季的成因

圖1 地球自轉軸與黃道平面的夾角

地球上的四季是由于地球自轉軸與黃道平面的夾角造成的,在公轉過程中,這個夾角會導致太陽的直射點在南北回歸線之間移動,就帶來了一年四季的變化。直射點在北回歸線,就是北半球的夏季;直射點在南回歸線,就是北半球的冬季。具體節氣見圖2。

圖2 ?地球公轉形成四季

2 ?地球公轉軌道是個橢圓

地球公轉軌道為橢圓,稱為黃道,太陽位于其中一個焦點上,因此,地球距離太陽的距離是不斷變化的,并周而復始。

地球公轉周期是一年。地球軌道上距太陽最近的一點,即橢圓軌道的長軸距太陽較近的一端,稱為近日點。地球距離太遠最近為147,000,000km。地球軌道上距太陽最遠的一點,即橢圓軌道的長軸距太陽較遠的一端,稱為遠日點。最遠為153,000,000km,二者之間的差異不大,地球與太陽距離在150,000,000km +/- 2%范圍之內。

公轉位置對應的節氣見圖3,顯而易見,北半球的冬天離太陽就是近一些。

圖3 公轉位置對應的節氣

3 ?入射角度是導致地球冷熱的主要因素

離太陽近溫度就應該高一些,因為某一點的輻射強度與距輻射源的距離的平方成反比。離太陽最近的水星向陽面的溫度最高時可達430℃,而遙遠的冥王星表面溫度估計在-220℃以下。

這意味著地球大氣上方的太陽輻射強度會隨日地間距離不同而異。但是地球的公轉軌道偏心率很小,僅為0.0167,一年中由于日地距離的變化所引起太陽輻射強度的變化不超過3.4%。所以地球大氣層外的太陽輻射強度幾乎是一個常數。

太陽垂直照射到地球上單位面積的熱量幾乎是恒定的。直射地面獲得的熱能最大,斜射獲得的熱能于斜射角的余弦成正比。所以冬季盡管離太陽近些,但是由于是斜射,溫度還是低。當然某一地區的具體溫度與風力、大氣透明度、地表狀況等很多因素有關。

4 ?地球進動會影響地球上的季節

由于地球的進動,會帶來地球上直射點的變化,從而影響季節。進動周期差不多26000年,現在地球近日點位置在1月初。也就是北半球的冬天對應地球的近日點。再過1萬3千年,近日點的位置對應7月初。啥意思?就是那時候的季節與日地距離的關系和現在是反的,近日點轉移到北半球夏天的位置了。我們是看不到那天了。

5 ?地球四季不等長

我們知道,春分點和秋分點對黃道是等分的,如果地球公轉速度是均勻的,則視太陽由春分點運行到秋分點所需要的時間,應該與視太陽由秋分點運行到春分點所需要的時間是等長的,各為全年的一半。但是,地球公轉速度是不均勻的,則走過相等距離的時間必然是不等長的。視太陽由春分點經過夏至點到秋分點,地球公轉速度較慢,需要186天多,長于全年的一半,此時是北半球的夏半年和南半球的冬半年;視太陽由秋分點經過冬至點到春分點,地球公轉速度較快,需要179天,短于全年的一半,此時是北半球的冬半年和南半球的夏半年。

由此可見,地球公轉速度的變化,是造成地球上四季不等長的根本原因。

最后編輯于
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯系作者
平臺聲明:文章內容(如有圖片或視頻亦包括在內)由作者上傳并發布,文章內容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發布平臺,僅提供信息存儲服務。
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 229,619評論 6 539
  • 序言:濱河連續發生了三起死亡事件,死亡現場離奇詭異,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機,發現死者居然都...
    沈念sama閱讀 99,155評論 3 425
  • 文/潘曉璐 我一進店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人,你說我怎么就攤上這事。” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 177,635評論 0 382
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長。 經常有香客問我,道長,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 63,539評論 1 316
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己,他們只是感情好,可當我...
    茶點故事閱讀 72,255評論 6 410
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發上,一...
    開封第一講書人閱讀 55,646評論 1 326
  • 那天,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛,可吹牛的內容都是我干的。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 43,655評論 3 444
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起,我...
    開封第一講書人閱讀 42,838評論 0 289
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后,有當地人在樹林里發現了一具尸體,經...
    沈念sama閱讀 49,399評論 1 335
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 41,146評論 3 356
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發現自己被綠了。 大學時的朋友給我發了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 43,338評論 1 372
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖,靈堂內的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 38,893評論 5 363
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站,受9級特大地震影響,放射性物質發生泄漏。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環境...
    茶點故事閱讀 44,565評論 3 348
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧,春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 34,983評論 0 28
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至,卻和暖如春,著一層夾襖步出監牢的瞬間,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 36,257評論 1 292
  • 我被黑心中介騙來泰國打工, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 52,059評論 3 397
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 48,296評論 2 376

推薦閱讀更多精彩內容