为什么一年有四季之说?
秋来夏往,冬去春回,年复一年,四季永远这样循环着。这种四季冷暖的周而复始是怎样形成的呢?
我们都有烤火取暖的体验。当我们正对着炉火时,感觉特别烤人;斜对着时,就不那么热了。此外,注意观察的同学,会发现这样一个现象:朝南的房间,冬天充满阳光,而夏天阳光却射不到室内。 这说明太阳的高度在变化:冬天低,阳光斜射;夏天高,阳光直射。想想这些现象的道理,与天气冷暖变化联系起来,四季变化形成的原因就不难理解了。
太阳高度周期性的变化,造成周期性的直射和斜射。太阳高度为什么会有周期性的变化呢?
地球在绕太阳公转的过程中,地轴始终与轨道面倾斜成66度33分的夹角。 由于地轴的倾斜,当地球处在轨道上不同...全部
秋来夏往,冬去春回,年复一年,四季永远这样循环着。这种四季冷暖的周而复始是怎样形成的呢?
我们都有烤火取暖的体验。当我们正对着炉火时,感觉特别烤人;斜对着时,就不那么热了。此外,注意观察的同学,会发现这样一个现象:朝南的房间,冬天充满阳光,而夏天阳光却射不到室内。
这说明太阳的高度在变化:冬天低,阳光斜射;夏天高,阳光直射。想想这些现象的道理,与天气冷暖变化联系起来,四季变化形成的原因就不难理解了。
太阳高度周期性的变化,造成周期性的直射和斜射。太阳高度为什么会有周期性的变化呢?
地球在绕太阳公转的过程中,地轴始终与轨道面倾斜成66度33分的夹角。
由于地轴的倾斜,当地球处在轨道上不同位置时,地球表面不同地点的太阳高度是不同的。太阳高度大的时候,太阳直射,热量集中,就好像正对着火炉一样;而且太阳在空中经过的路径长,日照时间长,昼长夜短,必然气温高,这就是夏季。
反之,太阳高度小时,阳光斜射地面,热量分散,相当于斜对着火炉;而且太阳在空中所经路径短,日照时间短,昼短夜长,气温则低;由冬季到夏季,太阳高度由低变高。同样道理,太阳高度的变化影响着昼夜的长短和温度的高低,分别形成了秋季和春季。
由于地球永不停歇地侧着身子,围绕太阳这个大火炉运转,这种冷暖便不停地交替着,从而形成了寒来暑往的四季。
我们先来分析地球的运动,地球有两种基本的运动,一种叫自转——地球自身的旋转,另一种叫公转——绕着太阳的旋转。
自转是绕着穿过南北两极的地轴进行的,方向是自西向东,离两极越远的地方转速越快。与两极等距的那一圈叫赤道。地球自转一周的时间为一天,也就是24小时。
地球绕太阳公转的速度为每秒30公里,绕太阳一周需要365天5时48分46秒。
也就是一年,天文学上称之为回归年。地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆,它的长直径和短直径相差不大,可近似为正圆。太阳就在这个椭圆的一个焦点上,而焦点是不在椭圆中心的,因此地球离太阳的距离,就有时会近一点,有时会远一点。
一月初,地球离太阳最近,为147,100,000公里,这一点叫做近日点。七月初地球离太阳最远,为152,100,000公里,这一点叫做远日点。事实上,当地球在近日点的时候,北半球为冬季,南半球为夏季,在远日点的时候,北半球为夏季,南半球为冬季。
这就说明,四季的变化与近日点和远日点无关。
那么四季的变化到底是怎么产生的呢?与公转有关,但是决定性的条件是地球必须斜着绕太阳转;如果地球是垂直的绕太阳旋转的话,太阳光线将永远直射在地球的赤道附近,而其他地方的地平面与太阳光线的夹角也永远不变,地球上将不会有四季的变化。
我们知道,地球上某一平面气温高低与太阳光是直射还是斜射该平面有关。那么这种效果是怎么产生的呢?我们来分析一下。假定有一束固定大小的光束,当他直射在某一平面时,他投射在该平面的光斑将是一个正圆,而斜射时,光斑将是一个椭圆,而且越斜椭圆越大,也就是说,斜射时同样多的光线照在了更大的面积上。
我们可以理解为,光束斜射时光斑区的光线稀一些,直射时光斑区的光线浓一些。这就是为什么太阳光直射的地方气温要高一些,而斜射的地方气温要低一些。我们知道气温是决定季节的主要因素,所以我们不难理解太阳光直射的地方,将是夏季,而斜射得最厉害的地方将是冬季,这两者之间的则是春季或秋季。
那么四季的交替变化又是怎样形成的呢?这就与地球的倾斜有关了,正是由于地球是倾斜着绕太阳旋转的,才使得太阳光的直射以赤道为中心,以南北回归线为界限南北扫动,每年一次,循环不断,从而形成了地球上一年四季,顺序交替的现象。
具体情况是这样的,当地球公转到3月21日左右的位置时,阳光直射在赤道上,这时北半球的阳光是斜射的,正是春季,南半球此时正是秋季。当地球转到6月22日左右的位置时,阳光直射在北回归线上,北半球便进入了夏季,而南半球正是冬季。
9月23日左右时,阳光又直射到赤道上,北半球进入秋季,南半球转为春季。当地球转到12月22日左右的位置时,阳光直射到南回归线上,北半球进入冬季,而南半球则进入夏季。接下来就进入了新的一年,新一轮的四季交替又要开始了。
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