书城科普气象缩影
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第4章 地球运动

地球是一颗赤道微凸两极略扁的行星。它以每秒18.5英里(29.8千米)的速度绕太阳公转。公转轨道长583,820,580英里(193,568,147千米)。这样,地球公转一周需要365天5小时48分46秒。公转轨道是椭圆形而非圆形,太阳正位于轨道中心附近,因此,北半球在1月份比7月份更接近太阳。然而,北半球在1月份却是最冷的时期。很明显,这种椭圆形的轨道结构并不是形成各种季节的决定因素。

地球在公转的同时,还绕地轴自西向东自转。地轴是一条假想的穿过南北两极点的直线。自转周期为24小时——运行一天。赤道(行星上最宽的部分)上的任何一处都是以每小时2.4万英里(39,000千米)的速度转动,这种转动速度在向两极方向上不断减弱,直到两极点线速度为零。

地轴并不垂直于它椭圆形的平面:它形成一个23.5度的倾斜角。正是由于这一角度及运转轨道,使地表的不同部分朝向太阳,形成季节的变换。

依据加热地表的太阳能能量多少,地球呈现出不同季节。除了地球两极点与太阳等距离时的春分、秋分两点外,始终是一个极点偏向太阳,另一个极点远离太阳。当北极偏向太阳时,北半球受太阳光照射更直接,每天日照更长。热能积聚的结果就形成了我们所说的夏季。与此同时,南半球正值冬天:南极偏离太阳,所受太阳光照射时间短,以低角度照射的太阳光线强度减弱。

如果地轴没有倾斜将会怎样呢?如果轴线平行于地球椭圆表面,那么长达一周白昼的最热的夏季将出现在两极;假设地轴垂直于椭圆轨道表面,赤道处得到的光线会更强烈,并伴随纬度的升高而减弱,除两极外所有的地方昼夜平分,并且不会产生季节性的变化。

无论何时,地球上一半是白昼,一半是黑夜。偏向太阳的极点每年至少在一次的自转中受到24小时照射。然而由于地球的形状、地轴的倾斜以及地表凹凸不平的影响,使得在任何一个季节里,高纬度地带都会因光线入射角过低,而很难甚至得不到一点热量。另一方面,热带地区因太阳光线终年直接照射而吸收或多或少的持续太阳能。