在太陽系中,地球剛好運行在宜居帶中。地球與太陽的距離剛好適中,既不會太近,使地球溫度過高而讓液態(tài)水蒸發(fā)掉;也不會太遠(yuǎn),使地球溫度過低而讓液態(tài)水冰凍住。如果地球離太陽近了或者遠(yuǎn)了一千公里,會讓地球變得不宜居嗎?
如果地球離太陽近了1000公里,那么,整個地球在單位時間內(nèi)接收到的太陽能必然會增加,反之會減少。然而,這種距離變化幾乎不會影響到地球上的氣候。
事實上,地球和太陽的距離變化遠(yuǎn)超1000公里,因為地球的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形,而不是完美的圓形。地球和太陽的平均距離約為1.496億公里(1天文單位),最近距離為1.471億公里(0.983天文單位),最遠(yuǎn)距離為1.521億公里(1.017天文單位)。也就是說,地球和太陽之間的最近和最遠(yuǎn)距離相差可達(dá)500萬公里,遠(yuǎn)超1000公里的變化范圍。
即便是相差500萬公里,也不會對地球上的氣候產(chǎn)生什么影響。事實上,在地球公轉(zhuǎn)過程中,并不是越靠近太陽,溫度就會越高。在北半球的夏季,地球其實是在遠(yuǎn)日點附近。每年地球運行到遠(yuǎn)日點的時間是在七月初,今年是在北京時間7月5日早上6時10分。另一方面,在每年的一月初,地球會運行到近日點,那時是北半球的冬季。
事實上,從南北半球的相反氣候可以看出,地球與太陽之間的距離變化對地球上的氣候影響甚微。無論是在近日點還是遠(yuǎn)日點附近,地球上總有一個半球處在夏季,另一個半球處在冬季。那么,影響地球季節(jié)更替的因素是什么呢?
如果地球的自轉(zhuǎn)軸垂直于公轉(zhuǎn)軌道平面,那么,太陽會均勻地照射到兩個半球上,地球上也就不會有季節(jié)變化。然而,地軸傾斜了大約23.4°,這使得地球上被太陽光直射的部分會隨著地球公轉(zhuǎn)而在不斷變化。
太陽高度角越高,越接近90°,太陽輻射的強(qiáng)度也會越大,所以地面溫度也會越高,反之亦然。在同一個地方的一天中,早晨和傍晚的太陽輻射弱于中午,也是因為太陽高度角變化的緣故。由于地軸傾斜,地球在公轉(zhuǎn)過程中就會出現(xiàn)季節(jié)交替。
雖然地球與太陽的距離變化對地球氣候影響很小,但會影響到南北半球的季節(jié)長度。在遠(yuǎn)日點附近,地球受到的太陽引力較弱,公轉(zhuǎn)速度較慢,所以北半球的夏季持續(xù)時間要長于南半球,冬季則相比更短。
另外,在地球運行到遠(yuǎn)日點附近時,整個地球的溫度其實會更高。這是因為北半球的陸地較多,南半球的海洋較多,陸地的比熱容比海洋小,所以陸地比海洋更容易變暖。
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