北半球的冬至日一般在每年的12月21日前后,地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的近日點(diǎn)一般在每年1月4日前后,兩者相差大約兩個(gè)星期。有人會(huì)想,近日點(diǎn)應(yīng)該更熱,怎么實(shí)際更冷了呢?
地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道是近似圓形的橢圓,太陽(yáng)在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。由于軌道是橢圓,地球到太陽(yáng)的距離就有近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)之分。近日點(diǎn),日地距離1.471億公里,遠(yuǎn)日點(diǎn),日地距離1.521公里。近日點(diǎn)比遠(yuǎn)日點(diǎn)近了大約0.05億公里即500萬(wàn)公里。這個(gè)差值看似很大,但是與日地距離1.471億公里或者1.521億公里相比只有大約3.3%。近日點(diǎn)與遠(yuǎn)日點(diǎn)接收到的太陽(yáng)能,應(yīng)該相差很小,不至于讓地球的溫差懸殊那么大。
我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn),早晨氣溫低,中午氣溫高。那是因?yàn)樵绯刻?yáng)光是斜照在地面上的,中午則是近乎直射。
地球上的晝夜交替是地球自轉(zhuǎn)形成的。根據(jù)測(cè)算,地球自轉(zhuǎn)形成的赤道平面與公轉(zhuǎn)軌道(又稱(chēng)黃道)平面有一個(gè)夾角,這個(gè)夾角(赤黃夾角)是23.5度。每年12月21日前后,太陽(yáng)直射點(diǎn)在南緯23.5度,此后逐漸向北移動(dòng),到了次年6月21日,太陽(yáng)直射點(diǎn)在北緯23.5度。此后直射點(diǎn)向南移動(dòng),形成循環(huán)。南緯23.5度和北緯23.5度分別叫做南回歸線(xiàn)和北回歸線(xiàn)。
太陽(yáng)直射時(shí),地球表面接收太陽(yáng)能多,氣溫就高。由于直射,太陽(yáng)照射的時(shí)間就比較長(zhǎng)。時(shí)間越長(zhǎng),地面接收到的太陽(yáng)能更多,氣溫就更高。太陽(yáng)直射在北回歸線(xiàn)時(shí),北半球氣溫最高,白天最長(zhǎng)。此時(shí)恰是夏至。與此相反,夏至?xí)r的南半球太陽(yáng)斜射角度最大,白晝最短,氣溫最低。
同理,太陽(yáng)直射點(diǎn)向南移動(dòng)到南回歸線(xiàn)時(shí),南半球氣溫最高。而北半球太陽(yáng)斜射角度最大,白晝最短,氣溫最低。此時(shí)恰是北半球的冬至。
所以,冬至節(jié)氣北半球氣溫低,是因?yàn)樘?yáng)斜射角度最大,而與地球是否處在近日點(diǎn)關(guān)系不大。
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