近日点远日点(我们为什么冬季是近日点?夏季确是远日点)

2022-08-02 16:48:25 发布:网友投稿
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大家都知道,我们的地球是围绕着太阳转的,叫做公转,公转一圈就是一年。地球的公转轨道不是一个完美的圆,而是一个椭圆,这样一来地球离太阳的距离就有远有近。

每年一月三日前后地球离太阳最近,约147095000公里,叫做近日点(Perihelion,peri是古希腊文“周围”意思,helios则是“太阳”的意思,见下图);七月四日前后地球离太阳最远,约152100000公里,叫远日点(Aphelion,apo是“远离”的意思)。

那么近日点和远日点的距离差距有多大呢?简单算一下可以得出,结果是约3%左右。这点距离变化无法解释我们冬天冻得瑟瑟发抖、夏天热得满头大汗的巨大季节差异,所以我们还得寻找别的原因。

比如阳光的倾斜角。简单地说就是,为什么早晚凉快、中午热?因为早晨和傍晚的时候,太阳光是倾斜着照到地面的,地面实际接收的来自阳光的能量要远远小于中午烈日当头时的能量(见下图),比如同样是地面上一平方米的面积,如果太阳光垂直入射,那么其能量可以全部输入进来,但是如果太阳光倾斜照射,那实际输入的能量会打一个折扣,折扣的大小跟倾斜角度相关,如果斜的太厉害,斜到地平线下以下了,那就完全看不到太阳、接收不到太阳光啦。

另外一个阳光的倾斜角影响阳光强度的原因是地球大气的吸收(见下图)。因为地球是球形的,早晨和傍晚的太阳光要穿过更厚的大气,这样一来阳光衰减得更厉害,太阳显得更红。早晨和傍晚的阳光倾斜的更厉害,所以输入能量更少、被大气衰减掉的能量更多,也就是为何我们可以用肉眼直接看朝阳和夕阳,而难以直视中午的太阳的原因(注意:请不要在没有防护的情况下看太阳,以免损伤视力)。

同样的,由于地球是歪着身子绕太阳公转的(即地球自转轴与公转轨道面不垂直,见下图),所以在一年当中地球上某特定地区(比如北京)的某个给定时间(比如中午十二点)阳光的倾斜角也是不同的,夏天太阳升的更高,阳光更接近于垂直入射,所以天气更热,冬天反之,这样就带来四季的变化。

当然,日照时间长短也会影响气温,如果太阳照射的时间长,会更热一些,但是综合来看倾斜角显然是更主要的因素。比如下面这张图是北半球夏至(6月21日前后)全球阳光倾斜角以及日照时间的示意图,可以看到日照时间最长的是北极圈内的区域,全天24小时太阳都不落山。

但是北极并没有因此变成火炉,因为阳光是很斜地照射到那里的(见下图)。

最后讲两点,

1)如果跳出北半球的思维定式(见下图南半球版世界地图),如果题主的“我们”指的是南半球的澳大利亚、新西兰、非洲南部或者南美洲的人们,那么那里的夏天是地球离太阳比较近的时候。

2)即使是南半球的夏至日也不等于近日点。夏至日和冬至日来源于阳光在地球上直射的位置(纬度)不同,近日点、远日点是地球绕太阳公转的位置(离太阳的距离)差异,这是两组不同的概念,时间上也有明显的差别(比如近日点在1月3日前后,南半球夏至日/北半球冬至日在前一年的12月22日前后)。

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