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。
黄赤交角的存在
球的自转同它公转之间的这种关系,天文学和地理学上通常用它的余角(23°26′),即赤道面与轨道面的交角来表示;而在地心天球上,则表现为黄道与天赤道的交角,并被称为黄赤交角。
1.地球自转产生的赤道面与地球公转产生的黄道面之间的夹角为黄赤交角。由于地球公转时斜着身子,地轴与黄道面的夹角(66°34′)基本不变,地轴的空间指向(指向北极星附近)基本不变,故黄赤交角(目前23°26′)也基本不变。
(1)黄赤交角的存在,使太阳直射点到达的最北界线是23°26′N,即北回归线;最南界线到23°26′S,即南回归线,也就是太阳直射点在 23°26′S~23°26′N作周年往返移动。因此地表获得热量随时间和空间发生变化。这样的变化用昼夜长短和正午太阳高度的时间和空间变化来
假设黄赤交角变大,那么太阳的直射点的位置也会相应变动,直射点会超过现在的最北及最南界限(23°26′),同样极线(66°34′)也会向赤道靠近,因此地表获得热量随时间和空间发生变化。从而使温带范围缩小。既然极地范围的扩大,那么极昼极夜的范围也会相应增大。
参考资料:http://zhidao.baidu.com/question/6550582.html
地球公转
公转