第134章 4季变化的原因

第134章 4季变化的原因

赵启学回答道:“我来解答这位同学的疑问,不过我先来解答为什么纬度越高,温度越低的原因,很多同学都知道这个普遍的现象,可是却不知道这里面的原因吧。根据我从网上查到的知识,这和太阳的高度角有非常直接的关系。太阳高度角,地理学术语,是指对地球上的某个地点太阳光入射方向和地平面的夹角。

专业上讲,太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角。当太阳高度角为90°时,太阳辐射强度最大;太阳斜射地面程度越大(即太阳高度角越小),太阳辐射强度就越小。地球的纬度越高,太阳高度角越小,太阳辐射强度就越小,所以纬度越高,该地区的气温就越低。”

“不过我不认可这样的观点,这也是我们今天讨论的重点。前面已经说过,太阳是一个圆形的发光体,它的光线是向四面八方进行传递的,所以到达地球的光线也就不存在太阳高度角的问题。那为什么会出现这样的变化呢?这是因为我们地球外面存在非常厚的大气层的缘故,它是造成纬度越高,温度越低的原因。”

赵启学拿着粉笔在黑板上画了新的一幅图画,对着各位同学说道:“不知道各位同学是否还记得光学的基本知识,凸透镜主要对光线起会聚作用,凹透镜主要对光线起发散作用。各位同学可以看我黑板上所画的简易示意图,这就是凸透镜和凹透镜的光线传播示意图。”

“各位再看着一张图,这张图中的是地球,而外围的就是我们地球的大气层。各位同学仔细看这个图,是不是发现我们的地球好像被一个凸透镜包围着,我们地球就在这个巨大的凸透镜的中间。当太阳光线从各个方向射向地球的时候,会经过地球的大气层,而大气层是一个凸透镜的现状,太阳的光线就会发生折射,不断向焦点进行聚集,这个焦点的位置就应该处于南北回归线之间。这样靠近南北回归线的地区受到太阳的辐射强度最多,气温就会越高,而纬度越高的地方,由于太阳光线被折射到低纬度地区的缘故,这一地区的太阳辐射强度就越少,气温就越低。这应该就是不同纬度,各个地方的气温有非常大的差距的原因。”

一位同学站起来说道:“我们的大气层的确可以看成是一个凸透镜,不过光线发生折射的地方应该是光线穿过凸透镜才发生的吧。我们的地球在凸透镜中间,有些不太合理。”

赵启学解释道:“这位同学可能忘记了光学的基本原理,可能是我画的图给各位产生了误解,光在进入另一种物质的时候就会发生折射的,而不是要穿透而出才发生的。”

另一位同学站起来问道:“光虽然穿过凸透镜的时候会发生聚集现象,不过我们的大气层就一个凸透镜,凸透镜的曲率也不是非常大,发生汇聚的现象不应该非常严重,我们地球各个纬度的气温虽有差距,不过应该差距应该不是非常大才是。”

曹浩东站起来解释道:“我们的大气层是分为很多层的,有对流层、平流层、中间层和暖层等,我们可以将不同的大气层都可以看成是一个巨大的凸透镜,我们的地球被一个个凸透镜包围着,太阳光照射进地球时,就会经过很多个凸透镜,光线也会进行多次的折射,造成气温随着纬度高低进行变化就非常有可能的了。”

一位同学站起来说道:“赵会长的确实非常有道理,不过有什么方法证明赵会长所说的是正确的,毕竟这涉及到我们对地球纬度气温的认识,

我们不得不非常谨慎。”

赵启学回答道:“我无法提供一个验证的方法,不过我们地球上有很多的卫星,如果太阳照射到地球的光线是直线,或者说是太阳射向高纬度地区的强度要低,那么运行在地球高纬度地区的卫星能够接受到太阳的能量就会比较低,太阳能转化为电能的效率就更加低,可是我们并没有看到哪个国家因为卫星运行轨道的缘故,调整太阳能板的设计的消息,这就足以说明地球外太空各个方向受到太阳光照射的强度是一样的,不存在任何的差别。”

“太阳照射到地球外太空的强度是没有任何差别的,产生巨大差别的原因是太阳光进入了地球的大气层才产生的。其实我的理论和太阳的直射点理论没有多大的差别,我只是将太阳产生直射点的原因给解释清楚了。在凹凸镜中心的这一条线上,我们就可以看作是太阳的直射点,这一条太阳光线照射进地球时不会发生折射,而其他线路的太阳光线却会发生折射,向这一条线上进行聚集。”

唐糖站起来说道:“赵会长的理论确实非常正确,为我们解释了太阳直射点的原因。不过,我们地球产生了四季变化,太阳的直射点在南北回归线上来回移动,赵会长情面不是说楚天河同学给出了猜想吗,麻烦就请分享给我们各位同学吧。”

赵启学说道:“从刚才的分析中,虽然解释了太阳直射点的原因,导致了纬度越高,气温越低,却是没有解释地球出现四季变化的原因。根据楚天河的猜想,我们地球受到紫微星的影响,导致地球在进行公转的时候,还在发生偏移,就像人的脑袋左右摇摆,或者以前的摆钟来回摆动一样,只是地球的摆动是以赤道为中心进行摆动。”

“地球摆动的幅度在夏至和冬至到达最大幅度,然后慢慢进行摆回来。在夏至的时候,太阳的直射点在北回归线上,太阳照到北半球的面积达到最大,照到南半球的面积最小,北半球吸收的太阳能量达到最大,因此气温就最高,这也是北半球气温最高的时候。过了夏至,太阳照到北半球的面积逐渐变小,照到南半球的面积逐渐增大。最后在冬至这一天,太阳照到北半球的面积最小,吸收到太阳的能量也就最小,这也是北半球气温最低的时候。”

一位同学站起来说道:“赵会长的分析虽然非常有道理,不过我们一年中最热的天不是夏至这一天,而应该是大暑节气前后几天,最冷的也不是冬至这一天,应该是大寒节气前后这几天,请问赵会长怎么解释这个问题?”

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