1月初地球经过近日点,离太阳近了500万公里,为什么还迎来寒冬?

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目前正是寒冬腊月的时候,凛冽寒风从极寒之北刮来,寒潮来袭,气温不断下降,多地将要或者已经下起了大雪。有些人可能会觉得,地球在冬天离太阳变远了,接收到的太阳光变少了,降温效果很明显。

但仔细一想肯定不对,因为现在并不是整个地球都在冬季,只有北半球处于冬季,而南半球刚好相反,现在正处于炎热的夏季。事实上,现在的地球刚过了近日点,目前地球与太阳的距离正是比较近的时候。那么,为什么地球离太阳最近时,北半球还会出现冬天呢?

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太阳的质量非常大,超过地球的33万倍,占据着99.86%的太阳系质量,它那强大的引力束缚着各大行星绕其转动。不过,地球并不是以太阳为中心,在一个圆形轨道上运行。

事实上,地球的公转轨道呈现为椭圆形,太阳位于其中一个焦点上。既然公转轨道不是圆形,那么,地球与太阳之间的距离也就会随着时间而发生变化。

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在每年的1月初,地球会运行到近日点,此时日地距离最短,只有大约1.471亿公里。半年之后的7月初,地球会运行到轨道的另一端,到达远日点,此时日地距离最远,可达1.521亿公里。

地球每年运行到近日点和远日点的时间并不是固定在某天的某一时刻,每年与上一年会相差一到两天,对应的日地距离也有所不同。2022年的近日点时间是在1月4日,此时日地距离为147,105,052公里;2022年的远日点时间是在7月4日,此时日地距离为152,098,455公里。

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在近日点时,地球到太阳的距离比在远日点时近了大约500万公里,这相当于月球到地球距离的13倍,可以并排放下392个地球。对于人类来说,500万公里的距离确实很远,时速800公里的飞机要连续飞行260天的时间,才能飞这么远的距离。

然而,地球并没有因为离太阳近了而显著变热。在近日点附近时,北半球依然会迎来寒冷的冬天。而在远日点附近时,北半球却又是处于炎热的夏天。那么,决定地球季节的根本原因究竟是什么呢?

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地球在一个轨道上绕着太阳公转,形成的平面被称为黄道面。地球的自转轴与黄道面并不是垂直的,而是存在66.6°的夹角,即地轴倾斜了23.4°。在地球公转过程中,地轴的倾斜方向不变,地球在不同轨道位置的地轴朝向都是平行的。

由于地轴的这种倾斜方式,当地球转动到轨道的不同位置时,地球被太阳直射的区域会发生变化,地表的温度也会随着改变。太阳的高度角越高,单位面积接收到的太阳辐射强度越高,所以地表温度也会越高,中午的太阳比早上热也是类似的原因。

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在每年的12月前后,南半球朝向太阳,北半球远离太阳,南半球被太阳直射,所以此时南半球是夏季,而北半球是冬季。当太阳直射北半球时,北半球就会迎来夏季,而南半球则处于冬季。当太阳直射赤道时,南北半球的日照量均匀,所以南北半球会处在春秋季节。

由于在北半球冬季时,地球恰好比较靠近太阳,此时地球受到的太阳引力作用更强,公转速度更快,所以北半球的冬季持续时间要短于南半球。而到了7月份,地球处于远日点附近,地球的公转速度较慢,所以北半球的夏季持续时间要长于南半球。

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从更长的时间尺度来看,地轴的指向其实会发生变化。从北天方向看来,地轴会在空间中沿着顺时针方向转圈,每隔大约2.6万年转一圈,这种现象被称为地轴进动。

从这个角度来看,由于地轴的进动,经过1.3万年之后,地轴将会朝向另一侧,太阳直射南北半球的时间将会发生颠倒,季节出现翻转,北半球的12月应该是夏季,6月份成了冬季。

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然而,公历年中的月份是由季节定义的,所以北半球的夏季不会出现在12月。在未来的任何时候,北半球的夏季还是在6月,冬季仍是在12月。只不过由于地轴进动,地球目前冬至所在的轨道位置,在1.3万年后,变成了夏至位置。

关于作者: 火星科普

地球没有新奇科学,全部都在火星科普。

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