为什么冬季至日后太阳北移,天气越来越冷?
冬季至日过后,地球逐渐接近近日点。
众所周知,看不见的地球绕太阳运行的轨道,其实并不是一个正圆,而是一个接近正圆的椭圆。其特殊的轨道特性产生了两个特殊的点,分别是离地球和太阳最近的近日点和离地球和太阳最远的远日点。冬季至日过后,地球的实际运行位置越来越接近近日点。
地球会在每年1月初经过近日点,此时地球与其母星太阳的距离小于1天文单位,约为146万公里。每年7月初,是地球经过近日点的时间,地球与太阳的距离会比一个天文单位稍长一点,大约是654.38+0.52亿公里。
为什么距离近了就冷了?
放眼整个太阳系,围绕太阳旋转的行星不止地球一颗,每颗行星的偏心率都大不相同。事实上,只有那些围绕太阳旋转且偏心率很高的行星,才可能因为行星运行到近日点而对行星的温度产生很大影响。地球轨道的偏心率太小,地球在近日点会比平时移动得快。
其次,我们可以直接比较近日点和远日点的距离。前者的距离为654.38+0.46亿公里,后者的距离为654.38+0.52亿公里,两者相距仅0.06亿公里左右。看地球和太阳的平均距离,这么小的距离差当然不会让地球接收到的太阳热量有太大的变化。
北半球的天气之所以从夏季至日开始变得炎热,是因为地球赤道面与轨道面的夹角为23.5度,直射北回归线的太阳使得北半球有更多的热倾斜。地球在近日点时,北半球是冬天,南半球是夏天。当地球在远日点时,北半球是夏天,南半球是冬天。
简而言之,地球上的温度不会因为地球接近近日点而变暖,也不会因为地球接近近日点而变冷。因为地球上的季节与地球和太阳的距离无关,而是从地轴本身的倾斜开始的。
地球和太阳之间的距离影响着两个半球冬季的长度。
就像刚才说的,地球上四季的形成是从地轴绕太阳倾斜开始的,我们经历的冬天并没有因为地球接近近日点而变得温暖。但由于每年1月地球运行到近日点的现象,南半球的冬天会比北半球少5天。
偏离恒星的另一个地球半球只能接收到较少的太阳光,两个半球的交换周期约为6个月。因此,地球的两个半球有明显的季节差异。当指向太阳的半球在夏天,另一个稍微偏离太阳的半球在冬天。北半球的冬季至日代表太阳在天空的最低位置,一年中最短的一天,以及冬季的开始。
开普勒运动定律表明,一个轨道运行的物体将总是在相同的时间内扫过相同大小的区域。换句话说,地球与太阳距离的变化会导致地球速度的变化。地球在近日点(北半球冬季至日和春分之间的时间)的速度会比在远日点(南半球冬季至日和春分之间的时间)的速度略快。这期间两个半球相差5天左右。
论地球和太阳的位置关系
太阳是整个太阳系中当之无愧的核心天体。无论是大家熟悉的八大行星,还是其他小行星、彗星,都会从不同的距离尺度上围绕太阳旋转。在所有围绕公转的恒星中,离太阳最近的轨道是水星的椭圆轨道,大约4700万公里。
最远奥尔特云中的天体距离太阳约15万亿公里。那么,我们的地球和太阳之间有多远?我们可以将地球与奥尔特云相比较。实际上,地球绕太阳的轨道约为149597870公里,比奥尔特云近约65438+百万倍。天文学领域常用的天文单位其实是指地球到太阳的平均距离。
当我们的地球围绕太阳公转时,它所经过的每一点都在同一平面上形成一条闭合的曲线。也就是我们现在都知道的,一个近似正圆的椭圆轨道,太阳的位置在这个椭圆的一个焦点上。而且地球绕太阳公转的位置实际上并不是太阳的中心,而是地球和太阳共同的质心。
为什么很多人不明白这一点?因为地球的质量与太阳相比太小,前者只有后者的三分之一左右。同时,地球和太阳的共同质心距离很多人认为的太阳中心只有450公里。与太阳本身的半径(约70万公里)相比,这微小的距离差简直不值一提。这就是为什么,即使很多人把地球公转看成是地球绕太阳中心的轨道,但与实际情况相差不远。
简单总结一下:
1.即使在冬季至日过后,地球和太阳之间的距离会越来越近,但这并不会让人感觉到冬季的气温上升。
2.虽然地球与太阳的距离不会带来太大的温度变化,但由于地球在靠近和远离太阳时的运动速度不同,北半球的冬天比南半球的冬天长5天左右。
3.近日点(地球离太阳近)和远日点(地球离太阳远)之所以形成在地球的椭圆轨道上,本质上是因为地球的轨道是椭圆的,轨道偏心率很小。