一般我们解释地球温度适宜适合生命生存,都是这样解释的:太阳是一个无时无刻都在“燃烧”着的大火球,不断地向外释放热量,是地球上热量的主要来源,正是由于地球与太阳之间的距离不远不近,所以地球上才有了一个适合生命生存的温度。
理论上,因为太阳是通过热辐射来向外传递热量的,这就非常类似于冬天在火炉旁烤火,距离火炉越近,温度就会越高,感觉也就越温暖,反之,就越冷。
基于此,我们才有了距离太阳越近温度越高的一个说法,比如距离太阳最近的水星,白天温度就高达427℃,但这个说法到底对不对呢?地球上的温度是由距离太阳的远近来决定的吗?
我们换个角度来看,夏天的时候,地球距离太阳最远,位于远日点处,而冬天距离太阳更近一点,为什么夏天地球距离太阳更远,温度却高呢?
还有水星距离太阳最近,而金星距离太阳与水星相比,要稍微远一点,但金星上的温度有时候高达470℃,比距离太阳较近的水星上的温度还要高。
这些不都跟上面的说法相违背吗?除此之外,古诗“高处不胜寒”中,描述了海拔越高温度越低的一种现象,明明海拔高的地方距离太阳近一点,为什么温度会越低呢?
地球温度不止与太阳远近有关系。众所周知,地球在自转的同时还会围绕着太阳进行公转,公转的轨道接近于一个圆形,严格意义上其实是个椭圆形,这就决定了地球与太阳之间的距离有时候很近,有时候又很远,这也是近日点与远日点的由来,其中地球运动到近日点的时候大概是在每年的1月初,距离为147100000公里,而地球运动到远日点的时候是在每年的7月初,距离为152100000公里,两处的距离差距也不小。
对于北半球来说,冬天的时候地球正好是过近日点,距离太阳较近,夏天的时候正好过远日点,距离太阳越远,但对于南半球来说,冬天和夏天与北半球的情况正好相反,从中可以发现,地球与太阳之间的距离变化对温度的影响其实很小,几乎可以忽略,决定地球温度的是太阳的照射角度和地面对太阳光热的吸收情况。
第一是太阳的入射角,即太阳光线与地球地表之间的交角,毫无疑问,太阳直射的地方,温度越高,因为入射角越大,单位地表面积接收到的太阳辐射量就越多,辐射强度也就越强,自然该区域的温度就越高,太阳直射角度越小,照射的热量就越少,温度就越低,比如太阳光直射的赤道地区,其温度与其他地方相比就要高很多。
第二,地球对太阳热量的吸收情况,太阳虽然是我们地球热量的主要来源,但并不是所有的太阳热量都能被地球吸收,根据数据显示,太阳通过辐射到地球的热量有38%会被反射回去,12%的太阳热量会被我们地球的大气层吸收掉,剩下的50%才是地面吸收到的。
实际上,太阳入射角对温度的影响最大,由于地球近似是一个球体,太阳的直射点又是在南北回归线内,所以由赤道向两极,温度是递减的。
地球四季变化的成因。
我们普遍认为地球在夏天的时候距离太阳最近,所以温度最高,在冬天的时候距离太阳最远,所以温度最低,听起来很有道理,但事实上,地球的北半球,距离太阳时为冬天,距离太阳最远的是为夏天。因为对于地球轨道来说,地球是倾斜转动的,倾斜度为23.5度,而这是地球四季变化的原因。
那么我们来具体解释一下,由于地轴的倾斜角度,再加上地球的形状是一个椭圆,使得太阳直射对地球而言,有纬度变化。
在夏至时,太阳直射的纬度在北回归线左右,而当冬至时,太阳直射的区域位于南回归线附近,此时北半球太阳的入射角最小,所接收到的热量最少在地球公转的影响下,太阳的直射位置也会发生变化,以公转时间为一周期,即一年。
懂了这些,就能解释地球北半球的夏冬情况了,虽然地球在7月初处于远日点,但由于倾斜角度的问题,导致北半球恰好被太阳直射,单位面积接收到的太阳热量多,自然温度就高。同理南半球的7月,太阳是斜射的,单位面积接收到的热量少,温度低,所以就是寒冷的冬季了。
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