四季形成的原因是什麼?
地球在公轉過程中,由於地球的傾斜,導致陽光有規律地直射或斜射某一個地方,因此氣溫有規律的變化,形成四季。
我們先來分析地球的運動,地球有兩種基本的運動,一種叫自轉——地球自身的旋轉,另一種叫公轉——繞着太陽的旋轉。 自轉是繞着穿過南北兩極的地軸進行的,方向是自西向東,離兩極越遠的地方轉速越快。與兩極等距的那一圈叫赤道。地球自轉一週的時間爲一天,也就是24小時。
地球繞太陽公轉的速度爲每秒30公里,繞太陽一週需要365天5時48分46秒。也就是一年,天文學上稱之爲迴歸年。地球繞太陽公轉的軌道是一個橢圓,它的長直徑和短直徑相差不大,可近似爲正圓。太陽就在這個橢圓的一個焦點上,而焦點是不在橢圓中心的,因此地球離太陽的距離,就有時會近一點,有時會遠一點。一月初,地球離太陽最近,爲147,100,000公里,這一點叫做近日點。七月初地球離太陽最遠,爲152,100,000公里,這一點叫做遠日點。事實上,當地球在近日點的時候,北半球爲冬季,南半球爲夏季,在遠日點的時候,北半球爲夏季,南半球爲冬季。這就說明,四季的變化與近日點和遠日點無關。
那麼四季的變化到底是怎麼產生的呢?與公轉有關,但是決定性的條件是地球必須斜着繞太陽轉;如果地球是垂直的繞太陽旋轉的話,太陽光線將永遠直射在地球的赤道附近,而其他地方的地平面與太陽光線的夾角也永遠不變,地球上將不會有四季的變化。 我們知道,地球上某一平面氣溫高低與太陽光是直射還是斜射該平面有關。那麼這種效果是怎麼產生的呢?我們來分析一下。假定有一束固定大小的光束,當他直射在某一平面時,他投射在該平面的光斑將是一個正圓,而斜射時,光斑將是一個橢圓,而且越斜橢圓越大,也就是說,斜射時同樣多的光線照在了更大的面積上。我們可以理解爲,光束斜射時光斑區的光線稀一些,直射時光斑區的光線濃一些。這就是爲什麼太陽光直射的地方氣溫要高一些,而斜射的地方氣溫要低一些。我們知道氣溫是決定季節的主要因素,所以我們不難理解太陽光直射的地方,將是夏季,而斜射得最厲害的地方將是冬季,這兩者之間的則是春季或秋季。 那麼四季的交替變化又是怎樣形成的呢?這就與地球的傾斜有關了,正是由於地球是傾斜着繞太陽旋轉的,才使得太陽光的直射以赤道爲中心,以南北迴歸線爲界限南北掃動,每年一次,循環不斷,從而形成了地球上一年四季,順序交替的現象。
具體情況是這樣的,當地球公轉到3月21日左右的位置時,陽光直射在赤道上,這時北半球的陽光是斜射的,正是春季,南半球此時正是秋季。當地球轉到6月22日左右的位置時,陽光直射在北迴歸線上,北半球便進入了夏季,而南半球正是冬季。9月23日左右時,陽光又直射到赤道上,北半球進入秋季,南半球轉爲春季。當地球轉到12月22日左右的位置時,陽光直射到南迴歸線上,北半球進入冬季,而南半球則進入夏季。接下來就進入了新的一年,新一輪的四季交替又要開始了。
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