我们都有烤火取暖的体验:当我们正对着炉火时,感觉特别烤人,斜对着时,就不那么热了。其实地球四季的形成也是这样一个道理。地球在绕太阳公转的过程中,地轴始终与轨道面倾斜成66度33分的夹角。由于地轴的倾斜,当地球处在轨道上不同位置时,地球表面不同地点的太阳高度是不同的。太阳高度大的时候,太阳直射,热量集中,就好像正对着火炉一样。而且太阳在空中经过的路径长,日照时间长,昼长夜短,必然气温高,这就形成了夏季。反之,当太阳高度小时,阳光斜射地面,热量分散,相当于斜对着火炉。而且太阳在空中所经路径短,日照时间短,昼短夜长,气温就低,于是就形成了所谓的冬季。在由冬季到夏季的过程中,太阳高度由低变高,气温慢慢升高,就到了春季阶段。同样道理,在由夏季到冬季的过程中,太阳高度由高变低,气温慢慢下降,于是就形成了过渡阶段的秋季。由于地球永不停歇地这样侧着身子围绕太阳这个“大火炉”运转,这种冷暖便不停地交替着,从而形成了寒来暑往的四季。
那么
四季
的变化到底是怎么产生的呢?与公转有关,但是决定性的条件是
地球
必须斜着绕太阳转;如果地球是垂直的绕太阳旋转的话,
太阳光线
将永远直射在地球的
赤道
附近,而其他地方的
地平面
与太阳光线的
夹角
也永远不变,地球上将不会有四季的变化。
我们知道,地球上某一
平面
气温
高低与太阳光是直射还是斜射该平面有关。那么这种效果是怎么产生的呢?我们来分析一下。假定有一束固定大小的
光束
,当他直射在某一平面时,他投射在该平面的
光斑
将是一个正圆,而斜射时,光斑将是一个
椭圆
,而且越斜椭圆越大,也就是说,斜射时同样多的
光线
照在了更大的面积上。我们可以理解为,光束斜射时光斑区的光线稀一些,直射时光斑区的光线浓一些。这就是为什么太阳光直射的地方气温要高一些,而斜射的地方气温要低一些。我们知道气温是决定
季节
的主要因素,所以我们不难理解太阳光直射的地方,将是
夏季
,而斜射得最厉害的地方将是
冬季
,这
两者之间
的则是
春季
或
秋季
。
那么四季的交替变化又是怎样形成的呢?这就与地球的倾斜有关了,正是由于地球是倾斜着绕太阳旋转的,才使得太阳光的直射以赤道为中心,以南北回归线为界限
南北
扫动,每年一次,循环不断,从而形成了地球上一年四季,顺序交替的现象。
具体情况是这样的,当地球公转到
3月21日
左右的位置时,
阳光
直射在赤道上,这时
北半球
的阳光是斜射的,正是春季,
南半球
此时正是秋季。当地球转到
6月22日
左右的位置时,阳光直射
在北回归线上
,北半球便进入了夏季,而南半球正是冬季。
9月23日
左右时,阳光又直射到赤道上,北半球进入秋季,南半球转为春季。当地球转到
12月22日
左右的位置时,阳光直射到
南回归线
上,北半球进入冬季,而南半球则进入夏季。接下来就进入了新的一年,新一轮的
四季交替
又要开始了。