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【地球與太陽熱量】

阿丹

<p class="ql-block">地球上光熱的時間變化和空間變化，與我們?nèi)祟惿钕⑾⑾嚓P(guān)，這里簡介一下地球與太陽熱量的地理知識。</p> <p class="ql-block">要了解以下知識，我們必須了解什么是緯度，從幾何角度講，首先要講清什么是赤道，赤道是地球表面所有的點(diǎn)與地心夾角為零度的地球表面的一個大圓，就叫赤道，或者是垂直地軸的大圓，這個大圓就叫赤道平面。緯度就是地球表面某點(diǎn)與地心連線這條線在地球赤道平面上的射影的夾角就是地球表面某點(diǎn)的緯度。</p> <p class="ql-block">我們用地球投影的辦法，從幾何的角度來探討地球熱量的時空變化。1.地球在宇宙中地軸始終指著北極星附近 （地軸的進(jìn)運(yùn)）那極叫北極。另一極叫南極</p><p class="ql-block">2，地球與太陽的平均距離1.5億千米</p><p class="ql-block">3.地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都是自西向東，所以太陽總是東升西落。</p> <p class="ql-block">地球在宇宙中運(yùn)行有它特殊的姿勢，這個姿勢就決定了現(xiàn)在我們地球上的天氣和氣候。我們從下圖從幾何角度探討地球的這些天文幾何數(shù)據(jù)。</p><p class="ql-block">1.地球中心與太陽中心的連線，掃過的平面，我們叫它黃道面，也叫公轉(zhuǎn)軌道面。</p><p class="ql-block">2.地軸與公轉(zhuǎn)軌道面的夾角是66.5?而且地球運(yùn)行中，這個夾角大小始終不變。</p><p class="ql-block">3.這樣就使黃道面與赤道面的夾角為23.5?，我們叫做黃赤交角。</p> <p class="ql-block">由于地球的地軸方向在運(yùn)行中不變，由于黃赤交角的成在，就有以下這些天文幾何現(xiàn)象。</p><p class="ql-block">1.我們給太陽直射光線下個定義，太陽直射光線就是太陽中心與地球中心的連線，就是直射光線。</p><p class="ql-block">2.我們給太陽直射點(diǎn)下個定義，太陽直射光線與與地表的交點(diǎn)（A）就是太陽直射點(diǎn)。</p><p class="ql-block">3.由于黃赤交角的存在所以太陽直射點(diǎn)一年四季都在南北緯23.5?之間來回移動，因而這兩條線就叫北回歸線，南回歸線。</p> <p class="ql-block">現(xiàn)在先來了解一下，什么是太陽高度角，太陽離我們很遠(yuǎn)，所以到達(dá)地球的光線我們都把它看成平行光線，也就是說所有光線都是與太陽直射光線平行。</p> <p class="ql-block">此圖我們進(jìn)一步從幾何角度來了解什么叫太陽高度角。太陽高度角就是地表某點(diǎn)的切線（地平線），這條切線與太陽平行光線的夾角（面向赤道），這個夾角就叫太陽高度角。從幾何角度講也可以理解為，地心與地表某點(diǎn)的連線，通過地表某點(diǎn)作這條線的垂線，這條垂線（地平線）與太陽光線的夾角就是太陽高度角。從此圖可以看出緯度越高太陽高度角就越小。</p> <p class="ql-block">此圖從幾何角度進(jìn)一步了解太陽高度角與地球收獲太陽熱量的關(guān)系。幾組太陽光的寬度都是一厘米，從圖看得出同樣寬的太陽光，分布在低緯，中緯，高緯的地面寬窄是不一樣的。緯度越高太陽光分布的地面越寬（3），單位地面上得到的熱量就越少。緯度越低（1）太陽光分布的地面越窄，單位面積上得的熱量就越多。我們可以得出一個結(jié)論，緯度越高，氣溫也就越低，緯度越低，氣溫也就越高。總結(jié)：地球上的季節(jié)，冷熱變化主要受太陽高度角的影響。</p> <p class="ql-block">此圖顯示的是地球夏至節(jié)氣光照情況。太陽直射點(diǎn)（A）直射北回歸線，太陽高度角以北回歸線為中心向北向南降低，北半球總體來說太陽高度角最大，北極圈內(nèi)形成極晝。總結(jié)：北半球白晝最長，太陽高度角最大，反之這一天從理論上講得的熱量最多。</p> <p class="ql-block">此圖是冬至節(jié)氣示意圖，太陽直射南回歸線，此時太陽高度角以南回歸線為中心，向北向南降低，北半球太陽高度角最小，白晝最短，地面得的熱量最少。</p> <p class="ql-block">此圖是地球春秋分節(jié)氣，太陽高度角的分布是，太陽光線直射赤道（直射點(diǎn)A在赤道），太陽高度角的分布規(guī)律是以赤道最高向北向南降低，全球晝夜平分，熱量分配南北半球均衡。</p> <p class="ql-block">由于太陽高度角隨緯度變化，一般來說緯度越高太陽高度角越小，得到的太陽輻射越少，根據(jù)這一現(xiàn)象人們把地球分為寒，溫，熱五，帶。北寒帶，北溫帶，南寒帶，南溫帶和一個熱帶。</p><p class="ql-block"> </p> <p class="ql-block">地球上晝夜的分界線叫晨昏線，在地球上晨昏線是一個大圓，叫晨昏圈，從幾何上講大圓必定平分地球這個圓。從理論上講直射光線始終垂直于由晨昏圈組成的晨昏圈平面，也就是說直射光線的移動始終帶動晨昏圈的移動，晨昏圈的移動，就使。晝夜長短發(fā)生變化。所以地球上熱量變化與太陽高度角與晝夜長短變化有關(guān)（接受太陽光時間的長短）。</p> <p class="ql-block">這是我為寧波青華科教儀器公司研制的全自動地球運(yùn)儀，帶語音解說地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的地理意義。</p> <p class="ql-block">當(dāng)然氣溫的升高並非太陽直接曬熱的，而是太陽以短波輻射先將地表加熱，然后地表再以長波輻射的形式把熱量傳遞給大氣，這好像茶壺?zé)?，是火先把壺底燒熱，壺底再把熱量傳給水，所以下墊面才是大氣的熱原。地球上氣候和天氣的變化有很多因素，事物有主要矛盾和次要矛盾，影響地球氣候和天氣的主要因素是太陽高度角。其他如大氣環(huán)流，海陸分布，人類活動……。</p><p class="ql-block"> 撰文：重慶十中地理教師，馬昭愷</p><p class="ql-block"> 制圖：重慶十中地理教師，馬昭愷</p>