為什麼會有四季?為什麼在夏天,北極還是那麼冷?

我小時候,對季節的理解是十二月和一月很冷且銀妝素裹,四月和五月繁花似錦,七月和八月驕陽似火,九月和十月則像充滿繽紛秋葉的萬花筒,世界如此執行,神奇而又美好。如果你告訴那時的我,世界上有三分之一的人從未見過雪;或者,7月4號不是一個適合在海邊曬太陽的日子,我一定會覺得你瘋了。但是事實上,地球上只有兩個地區一年四季,四季分明。而且,在這兩個地區,季節是相反的。為什麼呢?很多人聽說過天文學家約翰內斯·開普勒,知道他證明了行星軌道是橢圓的,以及太陽不是軌道的中心。

為什麼會有四季?為什麼在夏天,北極還是那麼冷?

幾百年他發現這些的時候,引起了巨大轟動。他的發現解決了很多天文學家在計算行星軌道時遇到的問題。儘管行星軌道確實不是正圓,但那些自然課本、電視和電影裡的,關於地球軌道的圖片,誇大了地球軌道的扁長程度 。

為什麼會有四季?為什麼在夏天,北極還是那麼冷?

實際上,地球的軌道幾乎是正圓的,但是,由於嚴格意義上地球的軌道是橢圓,(儘管看起來並不像橢圓),而且太陽也並不是精準的位於軌道中心,這意味著我們與離太陽的距離,在一年之中不斷變化。啊哈!所以,當我們離太陽遠一些的時候,冬天就來了!等等,並不是的這樣,不要這樣快下結論。其實,地球與太陽的距離,在一月比七月少五百萬千米。

為什麼會有四季?為什麼在夏天,北極還是那麼冷?

對於那些北半球的人來說一月剛好是最冷的月份。這還沒有被說服嗎?思考一下:在地球上夏天和冬天可以同時存在。康涅狄格州(美國東北部)冬天時,南半球的紐西蘭則是夏天。所以,季節跟地球和太陽的距離無關,那麼,是什麼因素導致了四季變化?我們還應該知道,地球並不是‘’豎直‘’的,地球是傾斜的。傾斜的地軸是造成四季的主要原因之一。地球繞著地軸自轉,地軸與垂直於軌道平面的直線

為什麼會有四季?為什麼在夏天,北極還是那麼冷?

的夾角為23。5度。與此同時,地球繞太陽公轉,且地軸永遠指向宇宙的同一方向。地軸傾角、自轉與公轉的共同作用,導致了一年中同一地區的白晝時長隨著時間推進而不斷變化。夏天白晝較長,冬天白晝較短。所以,當陽光照射在地球上,地球變暖。日落後,地球開始降溫。所以,夏天時,所有在北緯40度左右的地區,例如哈特福特市(美國康涅狄格州首府),每天會有十五小時白晝,以及九小時黑夜。加熱時間長於冷卻時間,同種情形,日積月累,導致整體效應為升溫。

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記住這個知識點,後面我們會再提到!在冬季,一切剛好相反。冷卻比加熱時間更長。所以日積月累,導致了冷卻效應。有趣的是,隨著我們向北移動,夏天白晝時長增加。所以,美國阿拉斯加州的首府朱諾市,會有19小時白晝。同一天,美國佛羅里達州首府塔拉哈西市,只會有14小時日照。實際上,在北極,夏天太陽從不落下。耶,我懂啦!所以是四季形成是由於白晝時長,等等,想要解出這道題,還需要一個重要的知識點。如果白晝時間是決定平均溫度的唯一因素,那麼北極為什麼不是夏天最熱的地方?要知道,在夏至左右的那些月份裡,北極24小時白晝啊!可是,它仍舊是北極,水中仍有冰川,地上仍有積雪。

為什麼會有四季?為什麼在夏天,北極還是那麼冷?

所以,發生了什麼呢?因為地球是一個球體,所以地球上任一區域接收的太陽能,隨著太陽高度的變化而變化。眾所周知,從日出到日落,太陽的高度是不斷變化的。此外,一年中太陽的最大高度也在不斷變化。夏天太陽高度高於其他季節,在夏至日的中午,太陽高度達到極大值。北半球的夏至日是6月21日,南半球的夏至日是12月21日。

為什麼會有四季?為什麼在夏天,北極還是那麼冷?

由於地球繞太陽公轉,傾斜的地軸導致了北半球在冬天相對來說背向太陽,而在夏天朝向太陽,這使得夏天太陽位於正上方的時間變長。還記得前面講過夏天白晝漸長麼?隨著太陽昇高,每平方公里接收的太陽能增加。所以傳導到每一個方格上的能量,太陽斜射時會少於太陽直射。因此,儘管北極在24小時白晝中不斷升溫,但是北極接收的陽光非常分散,而且傳導的能量比南方的少,因為南方地區太陽高度更大,而且南方因地軸傾斜而朝向太陽。此外,北極的寒冷還因為,北極在六個月的冬季裡,

為什麼會有四季?為什麼在夏天,北極還是那麼冷?

沒有陽光,逐漸降溫。所以,不論你在哪裡,當季節更替,你不但可以欣賞每一個新的季節的美好,而且還可以領悟帶給你季節更替的宇宙的奧妙 !

參考資料

1。Wikipedia百科全書

2。天文學名詞

3。 astron-TED-Ed- Yunfan Wang- Luyao Zou

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