近日点远日点 近日点远日点公转速度变化
当前正值冬季,许多人会误认为地球目前处于其轨道的远日点,因为人们常常误以为距离远则温度低,这就像我们日常生活中烤火时,离火源远了就觉得冷一样。
这种常识虽然没错,即辐射强度会随着距离的平方而减弱,例如距离光源增加两倍,接收到的辐射强度就会降低四倍。这一原理并不适用于解释地球四季温度的变化。
实际上,当北半球进入冬季时,地球并非处于近日点,而当夏季来临时,地球则不在远日点。那么,究竟是什么因素导致了地球四季的变化呢?
要理解这个问题,首先要了解地球绕太阳公转的轨道特性。虽然地球的公转轨道是一个椭圆,但这个椭圆的偏心率非常小,只有0.0167。这意味着近日点和远日点之间的实际差距并不大。
在每年的1月,地球运行至近日点时,北半球却正经历冬季;而在7月,当北半球最热时,地球其实已运行到了远日点。这种微小的差距在影响地球大气温度方面作用甚微。
真正影响地球四季变化的是地球的轴向倾角。这个倾角使得地球在绕太阳公转时产生了直射和斜射阳光的变化。这种变化在北半球北纬23°附近尤为明显,夏季时太阳直射北回归线,而冬季则太阳斜射得更低。
太阳在天空中的轨迹变化是由于地球的自转轴与黄道平面之间的夹角(即23°的轴向倾角)所导致的。夏至时,太阳直射北半球,使得白天时间最长;而到了冬至,太阳的轨迹最低,白天时间最短。
这种直射与斜射的差异对地球接收到的太阳辐射强度有着显著影响。直射时,更小的面积就能接收到更多的能量,使得夏天感觉特别热;而斜射时,太阳光被分散到更大的地表面积上,导致冬天感觉较为温和。
当太阳光斜射地球时,太阳光需要穿透更厚的大气层进行散射。这也是为什么冬天看太阳时感觉光线柔和不刺眼的原因之一。
虽然地球轨道的偏心率会对气候变化产生一定影响,但与地球的轴向倾角相比其作用相对较小。而且需要注意的是,地球的近日点会发生漂移现象(进动),这是由于其他行星如木星的引力影响所致。尽管如此,地轴进动、至点及分点的漂移等因素并非决定季节变化的决定性因素。
直射与斜射、直射和大气层的互动共同影响了我们感受的四季变化。这一现象绝非近日点和远日点的差异所导致。
然而对于其他行星如火星而言,其公转轨道偏心率较大(如火星的偏心率为0.0934),其季节变化可能会受近日点和远日点的影响更大。
例如,据推测到公元11790年左右时,北半球的冬至日将落在远日点上。
综上可见,了解并研究这些天文因素对地球气候变化的影响具有十分重要的意义。
透过对四季更迭、行星运动的深入探索与理解,我们可以更全面地认识到宇宙奥秘及其对我们生活的影响。