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地球即将抵达距离太阳最远的位置,为什么我们却在过炎热的夏天?

作者:魅力科学君    更新时间:2023/7/17 1:09:24


地球围绕太阳公转的轨道并不是一个标准的圆,而是一个椭圆,所以在地球围绕太阳公转的过程中,地球与太阳的距离会有时候远有时候近,其中距离太阳最近的位置被称为“近日点”,最远的位置被称为“远日点”。

地球即将抵达距离太阳最远的位置,为什么我们却在过炎热的夏天?

根据科学家的计算,2023年7月6日20点零8分(协调世界时,UTC),地球就会抵达远日点,也就是说,我们的地球即将抵达距离太阳最远的位置。这就有点令人感到困惑:按理来说应该是距离太阳越远,地球接收到的太阳辐射就越弱,温度也会相应的降低,但为什么我们却在过炎热的夏天呢?

其实这个问题有一个简单的答案,那就是影响地球上四季变化的主要原因,并不是地球与太阳的距离变化,而是太阳光在地球表面的入射角度。为了说明这一点,我们不妨用一个简单的例子来进行说明。

假设你手上有一个手电筒,现在你打开这个手电筒,然后让它发出的光线照射在地面上,此时你就会发现,手电筒发出的光线会在地面上形成一个光斑。

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在此之后,如果你不断调整手电筒发出的光线在地面上的入射角度,那么你就会发现,这个光斑的面积会随着光线的入射角度而发生变化,光线的倾斜度越大,光斑的面积就越大,而在光线与地面垂直的时候,光斑的面积则是最小的。

显而易见的是,在光源不变的情况下,光斑的面积越小,其单位面积接收到的光就越多,而这也就意味着,对于这个光斑而言,其单位面积接收到的光,与手电筒发出的光线在地面上的入射角度高度相关,具体表现为光线的倾斜度越小,其单位面积接收到的光就越多,而在光线直射地面的时候,其单位面积接收到的光就是最多的。

这个道理其实也适用于地球,也就是说,对于地球表面来讲,太阳光的倾斜度越小,单位面积接收到的太阳光就越多,而在太阳光直射的区域,单位面积接收到的太阳光是最多的。

地球即将抵达距离太阳最远的位置,为什么我们却在过炎热的夏天?

由于地球在整体上是一个球体,并且地球的自转轴相对于地球公转轨道所处的平面(也就是黄道面)有一个大约23.5度的倾角,因此太阳光在地球表面的直射区域就不会是固定的,每一年它都会在一个特定的纬度区域在南北方向上来回移动,其中最北的界线就是北回归线,而最南的界线则是南回归线。

随着太阳直射区域的移动,地球表面同一区域在不同的时间段,其单位面积接收到的太阳辐射强度就会出现一定的差异,根据纬度的不同,变化也的程度也不一样,例如在北回归线附近区域,这种变化的程度最大可以达到50%左右。

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另一方面来讲,已知在地球围绕太阳公转的过程中,其“近日点”和“远日点”与太阳的距离分别为大约1.47亿公里和1.52亿公里,根据“平方反比定律”,太阳的辐射强度与距离的平方成反比,据此我们就可以计算出,地球与太阳距离的变化,最多可以使地球表面单位面积所接收到太阳辐射强度出现大约6.4%的差异。

可以看到,相对太阳光在地球表面的入射角度所造成的差异而言,这种差异明显要小得多,因此可以说,影响地球上四季变化的主要原因,并不是地球与太阳的距离变化,而是太阳光在地球表面的入射角度。

地球即将抵达距离太阳最远的位置,为什么我们却在过炎热的夏天?

实际上,当地球在“远日点”附近的时候,太阳在地球表面的直射区域其实就在北半球,所以对这个时候的北半球来讲,太阳光的倾斜度就变小了,这就使地面单位面积接收到太阳光比其他的时候更多,温度自然也就比其他的时候更高,而因为我们是生活在北半球的,所以就会出现“地球即将抵达距离太阳最远的位置,而我们却在过炎热的夏天”这样的情形。

当然了,以上讨论的只是北半球,而对于生活南半球的人们来讲,情况就与北半球完全相反,也就是说,当我们北半球在过夏天的时候,南半球却在过冬天,这是因为此时的南半球,正处于一年之中太阳光的倾斜度最大的时期



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