為什麼對於北半球而言,太陽離地球越近就越冷,離得越遠越熱呢?

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冷和熱是對哪個半球而言,取決於太陽高度和晝夜長短兩個因素。

地球繞太陽公轉的軌道是一個橢圓,有近日點和遠日點之分。就北半球而言,每年7月初夏季通過遠日點,1月初冬季通過近日點。如下圖



由於地球斜著身子繞太陽公轉,地球公轉軌道平面我們稱之為黃道,地球自轉平面為赤道,兩個平面交角我們稱之為黃赤交角,大約是23.5度,公轉軸與黃道成66.5度交角。正是由於黃赤交角的存在,使得太陽直射點在南北迴歸線之間來回移動,北半球每年夏至日太陽直射北迴歸線,太陽高度角達到一年中最高值,並且晝長夜短,獲得的太陽輻射能量也是一年最多的季節,北半球進入炎熱的夏季。而對應的南半球,太陽高度角低,晝短夜長,進入寒冷的冬季。其中太陽高度是獲得太陽輻射能量的主要因素。


對於題主提出的近則冷遠則暖是對北半球而言,地球通過遠日點時,正是北半球夏季,近日點是冬季,因此就出現了太陽離地球越近越冷,離得越遠就越暖現象。


地理縱橫


地球圍繞太陽公轉的軌道是一個橢圓,近日點時距離太陽大約1.471億千米,遠日點時距離太陽大約1.52億千米。

地球到達近日點大約發生的在每年的1月3日,此時國內大部分正處在冬季。地球到達遠日點大約發生在每年的7月3日,此時國內大部分正處在炎炎夏日。距離太陽近的時候是冬天,距離太陽遠的時候反而是夏天,這是為什麼呢?

首先要明白,春夏秋冬並非是全球統一,北半球處在夏天時南半球正處在冬天,這說明春夏秋冬並非是由於地球距離太陽的遠近形成的。地球繞太陽的軌道雖是一個橢圓,但橢圓的偏心率比較低,遠日點只是近日點的1.033倍。太陽光垂直投射到單位面積上的功率與距離的平方成反比,這樣垂直投射到近日點單位面積上的功率只比遠日點單位面積上的功率高6.8%。

真正影響春夏秋冬氣溫高低的是太陽高低以及日照時長。地球自轉的地軸並非是垂直於公轉軌道平面,與公轉軌道平面的夾角大約是66.5度。當正午時刻太陽光直射南迴歸線時,北迴歸線附近正午時刻的太陽高度只有43度,北緯30度附近正午時刻太陽高度更是隻有36.5度。假設此時太陽垂直照射到單位面積上的功率為P,這樣南迴歸線附近單位面積接受到的功率就是P,而北迴歸線附近單位面積上接受到的太陽輻射功率是Psin43°,北緯30度附近單位面積上接受到的太陽輻射功率是Psin36.5°,對國內大部分地區而言單位面積接受到的輻射功率不足南迴歸線附近的一半。

除了太陽光直射、斜射的區別,日照時間的長短也影響氣溫的高低。北半球夏至日北迴歸線處白晝時長為13小時24分,到了北緯40度附近白晝時長就能達到14小時51分,晝夜相差達5小時42分。日照時間越長,從太陽吸收到的能量就越多,氣溫也就越高。


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既然問題中只針對地球的一部分——北半球而言,那麼很明顯地球距離太陽的遠近跟地球的冷熱關係不大。對地球上冷熱變化影最大的還是地球上一年四季的變化。

地球上的四季是怎麼形成的呢?這是因為地球自轉的平面與圍繞太陽公轉的軌道平面存在著一個夾角。當地球處在公轉軌道不同位置的時候,地球上不同的地區接收到的太陽熱量是不同的,這就形成了地球上的四季變化。

圖示:地球上的四季

春夏秋冬四季給我們帶來氣溫變化,不用多說,相信大家都能感受得到。除此之外,地球的圍繞太陽的軌道是橢圓形的。也就是說,地球有時候距離太陽近一些,有時候遠一些。那麼地球處在近日點和遠日點的位置時,對地球的氣溫是不是很大呢?地球在遠日點時和在近日點時到太陽的距離僅僅遠了500萬千米。地球到太陽之間的平均距離是1.49億千米。遠日點和近日點差的這區區500萬千米的距離對地球溫度的影響是非常微小的。

圖示:地球遠日點和近日點

回到問題中,當地球北位於遠日點時,正好是北半球的炎熱的夏季;當地球位於近日點時又恰好是地球北半球的寒冷的冬季。這不正好說明了地球在軌道上運轉距離太陽遠近對地球氣溫的影響不大嗎?

真正對地球氣溫影響很大的是太陽光的直射和斜射。雖然北半球的夏天位於地球軌道的遠日點上,但是這是地球的北半球傾向於地球公轉的軌道面,太陽直射北半球,北半球地區受到太陽的直射並且白天陽光照射的時間增加。因此這時的北半球雖然在遠日點但是氣溫高非常炎熱。

圖示:地球自轉軸和公轉軌道夾角

不過,當北半球的夏季來臨之時,地球正好位於遠日點上,對於北半球來講也是有好處的。這讓以大陸為主的北半球多少也涼爽了一點。不過在13000年後,地球北半球夏季到來時地球正好運轉到了近日點上,那是的南半球的夏季將位於遠日點上了。

圖示:陽光直射對四季的影響

由於地球的運轉軌道是近似圓形的橢圓,因此地球在遠日點和近日點對地球的溫度影響並不是很大。在火星上可就不一樣了,火星的遠日點和近日點距離差了大約4260萬千米。這樣的距離對於火星的氣溫的影響就比較大了。火星在遠日點時和在遠日點時溫度相差了近160℃!

有個問題請教一下朋友們:火星在遠日點時是火星的冬天嗎?火星在近日點時是火星的夏天嗎?


兔斯基聊科學


  1. 謝邀!據科學家的探索和研究,我們知道地球圍繞太陽轉動的軌道是橢圓形狀的,地球圍繞太陽轉一圈是一年的時間,分為春季,夏季,秋季和冬季四個季節,夏天比較熱,冬天比較冷,為什麼有冷天和熱天呢?這都是有太陽的光線造成的,太陽是一個比較大的大火球體,它的熱量通過太陽光線照到我們的地球上,所以我們感到溫暖,如果沒有太陽,那我們人類也無法生存。為什麼太陽離地球越近就越冷呢?是因為太陽離我們地球太遠了,它的光線要從很遠的地方,才能照到我們的地球上,當太陽離我們地球越近的時候,太陽光線的熱量損失的越多,為什麼這麼說呢?是因為我們處在地球的北半球,地球分為北半球和南半球,太陽的位置處在偏南半球,大家都知道,太陽光線直射到地面上比斜射(就是太陽光線與地面不垂直)到地面上感到溫暖, 為什麼?因為斜射(與地面不垂直)光線穿過的距離比較遠,光線通過的距離越遠,太陽光的熱能量,就損耗的越多,特別是地球表面的大氣層,光線穿過大氣層要損耗很多的熱能量,太陽離地球越近,光線通過的大氣層的距離就會越長,越遠,損耗的光線的熱能量就越多,所以太陽離地球越近,我們就感覺越冷,相反,太陽離地球越遠,就會感覺越熱!

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首先我們來了解一下何為近日點何為近日點:我們都知道,地球圍繞太陽公轉的軌道大致是一個橢圓(近似於正圓),它的長直徑和短直徑相差不大,太陽就在這個橢圓的一個焦點上,而焦點是不在橢圓中心的,因此地球離太陽的距離,有時會近一點,有時會遠一點。離太陽最近的時候,這一點位置叫做近日點;離太陽最遠的時候,這一點位置叫做遠日點。

在每年的1月初(北半球的冬季南半球的夏季),地球公轉到距離太陽最近的點,約為1.471億千米;而每年的7月初(北半球的夏季南半球的冬季),地球公轉到距離太陽最遠的點,約為1.52億千米。

從近日點和遠日點所對應的南北半球季節對應關係來看,地球處於近日點時北半球是冬季南半球是夏季,此時太陽直射點位於赤道至南緯23度26分之間,由於北半球太陽高度較低使得北半球所獲取的太陽輻射較小溫度相對較低。

綜上,對於北半球而言,地球在公轉軌道上離太陽越近越冷,離太陽越遠越熱,而此時的南半球卻剛好相反。


地理那些事


這個問題本身就是個問題,一看就是個不好好讀書的人或者外行的人提出的問題,來來來,我這個地理老師給你們梳理梳理:

首先,地球在繞太陽公轉時軌道理論上確實是個橢圓,而太陽位於橢圓的一個焦點上,所以使得地球公轉軌道產生了一個近日點和遠日點,近日點日地距離約是1.47億千米,遠日點日地距離約是1.52億千米,相差僅為0.05億千米,這是個什麼概念呢?這就是說這個差別相對於日地平均距離來說幾乎可以忽略不計,也就是說從宇宙宏觀角度看地球公轉軌道,差不多相當於是一個正圓,哪怕等比例縮小到肉眼所見,觀感上也極似一個正圓。近日點和遠日點如此小的相對距離誤差,是幾乎影響不到到達地球的太陽輻射的差別,換句話的意思就是在近日點和遠日點整個地球獲得的太陽輻射是沒有什麼差異的(差異可忽略不計),所以不存在說離太陽近一點就應該熱一些,離太陽遠一點就應該冷一些,其實這兩個位置,地球的整體平均溫度應該基本相同。

其次,地球位於遠日點時,大概在7月初,由於黃赤交角的存在,太陽直射點會在南北迴歸線之間來回移動,7月初太陽直射點大概在北迴歸線附近,此時北半球獲得的太陽輻射達到一年中最大值,季節為夏季,南半球為冬季;當地球位於近日點時,大概是1月初,太陽直射點大概在南迴歸線,此時南半球獲得太陽輻射達到一年中最大值,季節為夏季,北半球為冬季。一定記住:南北半球季節相反。

所以,提出這個問題本身就是一個問題,為什麼呢?因為地球離太陽近一點還是遠一點,地球獲得太陽輻射基本一樣,平均溫度基本一樣,不存在熱一些還是冷一些,冷熱發生變化的只是地球的某一個半球(如南半球和北半球),而不是整個地球,所以我們正確的問題是這樣表述的:為什麼太陽離地球越近北半球就越冷,離得越遠北半球就越熱呢?


今夕何夕1548149



地球和太陽的距離是一直在變化的,每年的1月初地球距離太陽最近只有1.471億千米,而每年的七月初地球距離太陽最遠達到了1.521億千米,在中國一月初正是冬季而地球距離太陽最近,七月初正是夏季而地球距離太陽最遠,表面上看似乎很不合常理。

其實這種現象只有在北半球才會發生,在南半球的澳大利亞是正好是近日點熱遠日點冷,但冷也不會冷到哪去的,由此我們可以知道氣候溫度和近日點遠日點並沒有什麼關係。


地球上的溫度變化都是四季變化引起的,而四季變化是因為地球的傾斜角,我們的地球並不是端端正正的在宇宙中自轉,而是存在一個23.5度的地軸傾斜角,傾斜角的存在就意味著地球各部分受到的太陽光是不均勻的,太陽光不均勻也就產生了溫度的差異,進而產生了一年四季。

所以冷熱交替是由於陽光直射導致的,太陽光直射北迴歸線的時候北半球是夏季,而傾斜角導致南半球的陽光不會那麼強烈,所以南半球是冬季,反過來也一樣,當太陽光直射南迴歸線時北半球就是冬季,所以澳大利亞和中國的氣候剛好相反。


宇宙探索未解之迷


我們的自然溫度與太陽距離我們遠近無關,與對著我們的角度關係密切。

地球在自己的軌道上圍繞著太陽公轉,是一個略偏心的橢圓,與太陽的距離遠日點為1.52億公里,近日點為1.47億公里,這個距離相差多少呢?只有3.4%,也就相當30分之一。打個比方,我們冬天在火盆邊烤火,在1米的地方感到的溫度和0.97米的地方感到的溫度差別,你能感覺的出來嗎?

但角度就不同了,如果你將一隻手放在火盆的正上方,另一隻手放在火盆的旁邊,同樣距離感受到的溫度肯定就不一樣了,正上方的溫度肯定會熱很多。當然這個比喻並不是完全恰當,但意思差不多。

太陽直射的地區會更熱有幾個原因。一是太陽直射穿過的大氣厚度更小,所以被吸收和散射的熱量就少,照到地表的熱量就更多;二是同樣的熱量分配的面積大小不一樣,直射時單位面積得到的熱量更大,斜射就小多了;夏天之所以比冬天熱很多還有光照時間問題,夏天日長夜短,冬天日短夜長,這樣光照時間就完全不一樣,地表接受和儲存到的日光熱量也不一樣。這就是一年四季溫度不同的原因。

由於我們的地球自轉軸並不垂直於公轉軌道面,這樣就導致了自轉的赤道面與公轉黃道面形成了一個角度為23°26′的夾角。

正是這個小小的夾角,使地球有了春夏秋冬一年四季,有了豐富多彩的景色和氣候變化。

因為地球圍繞著太陽公轉時太陽照射地球的角度就會不斷的變化,直射的地方就會在赤道上下移動,形成了一個南北迴歸線,太陽的光照直射就會在這個迴歸線上下移動。

這樣被太陽直射的地方氣溫就高就熱,就是夏天;而太陽斜照的地方氣溫就低就冷,就是冬天。

由於公轉變化,南半球和北半球被太陽直射的時間就完全相反,因此南半球冬天的時候,北半球就是夏天,反之,北半球冬天時,南半球就是夏天。而隔著這兩個季節的中間時間段就是春秋兩季。

我們在北半球,現在處於冬天,而處於南半球的澳大利亞則是夏天。

所以,太陽距離地球遠近不是我們感覺到熱不熱的原因,太陽直射對著或者偏離哪個區域,才是導致冷暖變化的最主要原因。

當然這種變化還會受到冷暖氣流等諸多因素影響,而且在南北迴歸線以外,尤其到了南北極,受到這種影響就較小了。

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首先實際原因並不如題目猜測的那樣,而是由於地球的自轉軸傾斜於黃道面,導致太陽直射點來回移動,才產生的四季冷暖。




題目中說的冷熱,應該是指四季的氣溫變化;而遠近則應該指的是地球到太陽的距離,由於地球公轉軌道並不是一個正圓,而是橢圓軌道,因此存在近日點和遠日點。

兩者相差的距離約500萬公里,而地球到太陽的平均距離是1.5億公里,因此這500萬公里的差距對於地球接受太陽輻射的多少沒什麼影響。所以四季氣溫的變化並不是由於日地距離變化導致的。



根本原因則是太陽直射點的移動,由於地球自轉軸存在傾角,再加上地球公轉於太陽,因此就有了南北迴歸線的存在。

對於北半球而言,在每年的夏至日那前後幾個月,太陽直射點都在北半球,因此接收的熱量就多於南半球,從而產生了北半球夏季,南半球冬季的現象,反之亦然。


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首先,問題本身就帶有明顯的侷限性和片面性!

太陽離地球越近就越冷,那是在北半球。而在南半球恰恰相反,太陽離地球越近就約熱!

由此也能看出,距離並不是地球冷熱的決定性因素,甚至對冷熱的影響幾乎可以忽略不計!因為地球距離太陽最大值為15 210萬千米(地球處於遠日點),最小值為 14 710萬千米(地球處於近日點),差距只有1/30,幾乎可以忽略不計!

取決於地球冷熱的關鍵因素就是太陽光照射的角度,說白了就是太陽光與地面的夾角,角度越大就越熱(最大90度就是垂直照射)!

舉個例子就很容易理解了。用一束光照射垂直照射在與光速正好大小的物體上,如果讓物體慢慢轉動,與光束形成的夾角慢慢變小,照射在物體上的光線數量就會減少,接受到的能量自然會少,如果物體表面與光束平行(夾角為0),一點光線都接受不了,自然就會更冷!

與太陽光的夾角小,意味著光線穿越大氣層的距離也更長,太陽光能量被吸收的更多,照射在地面上的光線強度自然就變弱了!

除了夾角這個重要因素外,日照時間也很關鍵,日照時間長自然更熱,短了就更冷!而冬天北半球日照時間相對更短!

最後說一點,如果說地球的冷暖與太陽到地球的距離有關,那麼地球上所有地區春夏秋冬的時間應該是一樣的,但事實上並不是這樣!


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