科學家解釋地軸傾斜如何造就了短暫而寒冷的1月

在赤道地區,冬天在12月正式開始。但是在許多地區,1月才是真正的冬天。大氣科學家Deanna Hence解釋了天氣和氣候因素,這些因素結合在一起,在一年之交產生了寒冷的條件。

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地球的軌道如何影響日照和溫度?

當地球繞着太陽運行時,它圍繞一個軸心旋轉。在地球圍繞其軸線旋轉一次的24小時內,其表面的每一點都有一部分時間朝向太陽,有一部分時間遠離太陽。這就是造成每天陽光和溫度變化的原因。

還有另外兩個重要因素。首先,地球是圓的,儘管它不是一個完美的球體。第二,它的軸線相對於它圍繞太陽的路徑傾斜了大約23.5度。因此,光線直接落在其赤道上,但以一定的角度照射到南北兩極。當其中一個極點比另一個極點更多地指向太陽時,地球的這一半就會比另一半得到更多的陽光,而且該半球是夏天。當那一極偏離太陽時,地球的那一半得到的陽光較少,那裡是冬天。

季節性變化在兩極最為劇烈,那裡的光線變化最為極端。在夏季,極地接受24小時的陽光照射,太陽從不落下。在冬天,太陽根本就沒有升起。在赤道,那裡有穩定的陽光直射,全年的日長或溫度變化很小。生活在高緯度和中緯度地區的人,更接近兩極,對季節的看法可能與生活在熱帶地區的人有很大不同。

有一句老話是這麼說的:“As the days lengthen, so the cold strengthens(白晝漸長,氣溫漸降)。為什麼在1月份,即使我們的白晝越來越長,天氣卻常常變得更冷?

地球表面不斷從太陽吸收能量,並將其儲存為熱量。它也將熱量排放回太空。地表是變暖還是變冷,取決於地球吸收多少太陽輻射和輻射多少之間的平衡。但是地球的表面並不均勻。陸地通常比水更快地升溫和冷卻。水需要更多的能量來提高和降低其溫度,所以它的升溫和降溫速度更慢。由於這種差異,水是一個比陸地更好的“熱庫”–特別是大的水體,如海洋。這就是為什麼我們傾向於看到內陸地區比沿海地區的冷暖波動更大。

你住得越北,白晝的數量和強度在隆冬時節開始明顯增加所需的時間就越長。在此期間,那些得到很少陽光的地區不斷向太空輻射熱量。只要它們收到的陽光少於它們散發的熱量,它們就會不斷變冷。這在陸地上尤其如此,因為陸地比水更容易失去熱量。

科學家解釋地軸傾斜如何造就了短暫而寒冷的1月

科學家解釋地軸傾斜如何造就了短暫而寒冷的1月

隨着地球的旋轉,空氣在大氣層中圍繞它循環。如果進入你所在地區的空氣主要來自像北極這樣在冬季沒有多少陽光的地方,可能會在很長一段時間內接受嚴寒的空氣。但是,如果你的空氣穿過一個水體,在一年中保持比較均勻的溫度,這些波動可以被大大地拉平。西雅圖處于海洋的下風口,這就是它在冬天比波士頓溫暖許多的原因。

這在很大程度上取決於人們所居住的位置。你越接近其中一個極點,日照變化的速度就越快。這就是為什麼阿拉斯加可以從冬天幾乎沒有日光到夏天幾乎沒有黑暗的原因。

即使對於一個特定的地點,一年中的變化也不是恆定的。日照變化的速度在冬至或夏至時最慢–冬季為12月,夏季為6月–而在春分或秋分時最快,在3月中旬和9月中旬。這種變化發生在地球上接收直射陽光的區域從北緯 23.5 度(大約在赤道以北到邁阿密)到南緯 23.5 度(大約在赤道以南到巴拉圭亞松森)。

南半球現在發生了什麼?

就日照而言,南半球的人們看到的情況與我們看到的完全相反。現在,他們正處於夏季,正在享受他們一年中所能得到的最大數量的日光。

但有一個關鍵的區別。南半球的土地比北半球少得多,水也多得多。由於南方海洋的影響,南半球的陸地往往比北半球的陸地有更少的極端溫度。

因此,即使在地球的另一邊,與你的位置相對的地方可能現在接受的陽光與你所在地區的夏季完全一樣多,那裡的天氣可能與你習慣的夏季條件不同。