(三)黃赤交角概念宇宙本來沒有中心,但是為了研究方便,假想以地球?yàn)橹行?,任意長(zhǎng)為半徑,得出“天球”概念。在這個(gè)天球上,把地球赤道面無限延長(zhǎng)即為天赤道;把地球公轉(zhuǎn)軌道面無限延長(zhǎng)得出黃道面。由于黃道面與天赤道面二者不在同一個(gè)平面上,現(xiàn)在兩者交角大約是23°26′,這就是黃赤交角。由于地軸垂直于地球赤道(也垂直于天赤道),所以地軸與軌道平面斜交,其交角是90°-23°26′=66°34′。地球繞軸自轉(zhuǎn)的同時(shí),以地軸與軌道平面始終保持66°。34′傾角作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),即地軸與公轉(zhuǎn)軌道面是傾斜的。
天赤道與黃道①這兩個(gè)大圓相交的兩點(diǎn),分別稱為春分點(diǎn)和秋分點(diǎn),合稱二分點(diǎn);黃道與天球相交的兩點(diǎn),位于天赤道平面以北的那一點(diǎn),叫夏至點(diǎn),位于天赤道平面以南的那一點(diǎn),叫冬至點(diǎn)。
四、公轉(zhuǎn)結(jié)果及其地理意義
由于黃赤交角與地軸對(duì)軌道平面傾角的存在,地球在繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)過程中,產(chǎn)生以下結(jié)果,在地理上具有十分重要的意義。
(一)太陽(yáng)直射點(diǎn)往返移動(dòng)與正午太陽(yáng)高度變化如前所說,地球表面是曲面,太陽(yáng)光射達(dá)地表時(shí),受到直射的只有一點(diǎn)。由于地球公轉(zhuǎn)并有23°26′的黃赤交角,所以太陽(yáng)直射點(diǎn)只在地球上的南北回歸線之間,并以一年為周期南北往返移動(dòng):冬至(12月22日前后)這一天,太陽(yáng)直射在地球上的南緯23°26′,冬至以后太陽(yáng)直射點(diǎn)逐漸移向赤道,南緯23°26′是太陽(yáng)直射南半球最南位置,所以南緯23°26′這條緯線稱為南回歸線;夏至(6月22日前后)這一天,太陽(yáng)直射在地球上的北緯23°26′,夏至以后太陽(yáng)直射點(diǎn)移向赤道,北緯23°26′是太陽(yáng)直射北半球最北位置,所以北緯23°26′稱北回歸線;春分(3月21日前后)、秋分(9月23日前后),太陽(yáng)直射在地球赤道上。地球上,只有南北回歸線及其之間的緯度范圍有太陽(yáng)直射的機(jī)會(huì)。
太陽(yáng)光線與當(dāng)?shù)氐仄浇唤亲畲髸r(shí)刻,稱為正午太陽(yáng)高度。太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度上的正午太陽(yáng)高度是90°,隨著地球公轉(zhuǎn),太陽(yáng)直射點(diǎn)往返移動(dòng),正午太陽(yáng)高度產(chǎn)生季節(jié)變化。
正午太陽(yáng)高度大小,與緯度密切相關(guān),是決定地表獲得太陽(yáng)熱能多少和引起地球上的氣候因緯度而不同的主要因素。
①德國(guó)天文學(xué)家(1571—1630)。
①太陽(yáng)在天球上的視運(yùn)動(dòng)路徑稱為黃道,其所在平面與地球公轉(zhuǎn)軌道面重合。
(二)晝夜長(zhǎng)短有變化由于地軸與軌道面傾斜,地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)過程中,有一段時(shí)間地球北極朝向太陽(yáng),由于黃赤交角是23°26′,夏至日太陽(yáng)直射在北回歸線上時(shí),晨昏線通過南北緯66°34′緯線圈,圖1-18所示,北半球緯度愈高晝弧愈長(zhǎng),夜弧愈短,至北緯66°34′及其以北完全處于晝半球,稱為極晝現(xiàn)象;南半球緯度愈高夜弧愈長(zhǎng),晝弧愈短,至南緯66°34′及其以南地區(qū)完全處于夜半球,稱為極夜現(xiàn)象。另有一段時(shí)間,地球南極朝向太陽(yáng),冬至日太陽(yáng)直射在南回歸線上時(shí),情況正好與前面所說夏至日相反。南北緯66°34′緯線因有極晝或極夜現(xiàn)象,所以分別稱為南極圈與北極圈。隨著地球公轉(zhuǎn),晨昏線分割地球狀況有變化,南北半球晝弧與夜弧不斷發(fā)生變化,所以白天與黑夜長(zhǎng)短也相應(yīng)發(fā)生變化。春、秋分日,太陽(yáng)直射赤道,晨昏線通過地球兩極,全球各地晝弧與夜弧等長(zhǎng),所以春秋分日全球各地晝夜等長(zhǎng)(見圖1-18)。由于黃道與天赤道相交于兩點(diǎn),在交點(diǎn)上二個(gè)平面重合,所以赤道上全年晝夜等長(zhǎng)。
(三)四季的形成以北半球?yàn)槔?,從春分到夏至,正午太?yáng)高度逐漸增大,日照時(shí)間逐日延長(zhǎng),地表接受太陽(yáng)熱能相應(yīng)逐步增多,氣溫相應(yīng)逐步升高,這就是夏季。從秋分到冬至,北半球正午太陽(yáng)高度逐漸減小,日照時(shí)間逐日縮短,地表獲得太陽(yáng)熱能日益減少,氣溫相應(yīng)下降,這就是冬季。南半球相反。從夏季到冬季,又從冬季到夏季,是隨著地球公轉(zhuǎn)而逐步變化的,其間存在著過渡季節(jié),這就是春秋兩季,從而在地球上形成以一年為周期的四季交替。不過,地球上并非到處都有四季現(xiàn)象,如果不考慮其他因素的影響,地球上以中緯度地區(qū)四季變化最明顯。這是由于中緯度地區(qū)正午太陽(yáng)高度、晝夜長(zhǎng)短變化既明顯而又適中的緣故。
(四)五帶的劃分地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),太陽(yáng)直射點(diǎn)只是在南北回歸線之間移動(dòng),并有兩次直射機(jī)會(huì),正午太陽(yáng)高度只有在南北回歸線及其之間有90°,所以南北回歸線之間獲得太陽(yáng)熱能最多,氣溫最高,形成熱帶;南北極圈至南北極,有極晝和極夜現(xiàn)象。極晝期間日照雖長(zhǎng),但太陽(yáng)高度很低,熱能損失多,氣溫仍然很低,形成兩個(gè)寒帶——南寒帶、北寒帶;介于熱帶與寒帶之間,獲得太陽(yáng)熱能多于寒帶而少于熱帶,形成兩個(gè)溫帶——南溫帶與北溫帶,從而在地球上形成五個(gè)氣候帶。但應(yīng)說明,由于海陸分布、大氣環(huán)流等因素的影響,地球上實(shí)際出現(xiàn)的氣候帶遠(yuǎn)比上面所講的五帶要復(fù)雜得多。
(二)晝夜長(zhǎng)短有變化由于地軸與軌道面傾斜,地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)過程中,有一段時(shí)間地球北極朝向太陽(yáng),由于黃赤交角是23°26′,夏至日太陽(yáng)直射在北回歸線上時(shí),晨昏線通過南北緯66°34′緯線圈,圖1-18所示,北半球緯度愈高晝弧愈長(zhǎng),夜弧愈短,至北緯66°34′及其以北完全處于晝半球,稱為極晝現(xiàn)象;南半球緯度愈高夜弧愈長(zhǎng),晝弧愈短,至南緯66°34′及其以南地區(qū)完全處于夜半球,稱為極夜現(xiàn)象。另有一段時(shí)間,地球南極朝向太陽(yáng),冬至日太陽(yáng)直射在南回歸線上時(shí),情況正好與前面所說夏至日相反。南北緯66°34′緯線因有極晝或極夜現(xiàn)象,所以分別稱為南極圈與北極圈。隨著地球公轉(zhuǎn),晨昏線分割地球狀況有變化,南北半球晝弧與夜弧不斷發(fā)生變化,所以白天與黑夜長(zhǎng)短也相應(yīng)發(fā)生變化。春、秋分日,太陽(yáng)直射赤道,晨昏線通過地球兩極,全球各地晝弧與夜弧等長(zhǎng),所以春秋分日全球各地晝夜等長(zhǎng)(見圖1-18)。由于黃道與天赤道相交于兩點(diǎn),在交點(diǎn)上二個(gè)平面重合,所以赤道上全年晝夜等長(zhǎng)。
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