冰期天文三要素：地球轨道偏心率、黄赤交角和近日点进动

                                                                      吉林大学：杨学祥，杨冬红

       学者王鹏最近撰文指出，从数据来看，近日点和远日点之间虽然相差了500,0000千米（152100000-147100000=5000000），看似很远，但如果和地球到太阳平均距离相比，就显得微不足道了。通过计算发现，这个差值只占到地日平均距离的的3.3%（5000000÷149600000=0.033），也就好比100米和100.33米（应该是103.3米）的区别，几乎可以忽略不计。既然距离上几乎没有差别，那太阳传递到地球上的热量在两个点上差别也不大，近日点的时候地球所接受到的太阳辐射只比远日点强了不到6%。

      由于地球是一个带有倾斜角度（被称为黄赤交角，即黄道面和赤道面的交角）的“球”，不同的地区接收到的光的角度不同，能量也有所不同，正是因为这个原因，当地球在绕太阳公转的时候就会呈现周期性的一个变化。每年到了6月22日左右，太阳会直射北回归线，这一天就是北半球的夏至日，而此时的南半球正处于寒冷的冬季。此后由于地球也在不停的朝着太阳旋转，直射点也会慢慢像南移动，到了9月23左右，太阳会直射赤道，这一天北半球将迎来秋季，而南半球则是春季。随着地球的不断旋转，当到了12月22日左右，地球会来到“近日点”附近，这时太阳会直射南回归线，这一天就是北半球的冬至日，而南半球刚好是夏季。地球就是这样周而复始的不停旋转，从而产生了四季的变化。

      准确的说，现在的天文条件是，北半球处于凉夏和暖冬，南半球处于冷冬和酷夏。10500年以后，情况反转，近日点在春分附近，远日点在冬至附近，北半球处于酷夏和冷冬，南半球处于暖冬和凉夏。

      事实上，地球近日点和远日点的距离差受地球轨道偏心率的控制，地球轨道偏心率是可变的，地球轨道偏心率变化范围为0.017~0.067，目前为0.017，变化周期为10万年。偏心率最大时，近日点和远日点的差值也变大，比现在大约增加一倍。黄赤交角变化的周期为4万年。近日点进动周期为2.1万年。这三个周期决定地球冰期的发生，称为米兰科维奇冰期理论天文三要素。

      这就是说，现在我们可以看做忽略不计的差别，通过天文三要素的叠加，可以变成冰期和温暖期互变的周期规律。

      由于地球轨道偏心率10万年周期项振幅不到近日点进动2万年周期项振幅的一半，其引起10万年冰期周期的作用受到质疑。

      我们在2006年发现，水星、火星、地球、金星的轨道偏心率分别为0.206、0.093、0.017、0.007，大气浓度分别为极其稀薄、稀薄、标准、浓密。两者成反比的原因是，较大的轨道偏心率使行星在接近太阳时像彗星一样丢失一部分大气。地球轨道偏心率在冰期时增大为0.0607，使大气浓度和二氧化碳浓度变低，降低了对地球表面的保温作用，导致10万年周期致冷作用的增强。大气浓度变化、地壳均衡运动和强潮汐变化三种作用能增强10万年周期作用，给出10万年冰期周期的合理解释。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1214030.html

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网传“因远日点现象天气将变严寒”？真相来了

 作者：王鹏 来源：人民网 发布时间：2022/6/18 10:49:23

      近日，网络上流传这样一则消息：从今年5月22日起太阳会远离地球，到达“远日点”，这个时期天气会因此变得比较寒冷，并会持续至今年八月。

      难道今年夏天不会再遭遇“桑拿天”了？我们从科学的角度分析一下，究竟有没有这回事呢？

      何谓“远日点”？

      17世纪初，开普勒证明了行星是沿椭圆轨道绕太阳运动，并不是一个正圆，并且太阳处在椭圆两个焦点中的其中一个上——这就是著名的开普勒第一定律。

      根据开普勒第一定律，通过计算，距离太阳近一点的地方叫“近日点”，此时，地球距离太阳大约是1.471亿千米，在椭圆轨道远一点的地方叫“远日点”，距离大约是1.521亿千米。

      地球公转的时间是一年。也就是说，地球绕太阳转一圈的时间是一年。可想而知，一年中，地球必然会经历一个“近日点”，一个“远日点”。

      而根据地球绕太阳公转的轨道，每年的1月地球会到达“近日点”，7月会达到“远日点”。

      地球到达“远日点”时，真的会变得比较寒冷吗？

      根据我们的日常经验，每年的1月，是北半球的冬天，这时气候比较寒冷，而在天文学上，地球此时恰恰是处于“近日点”的时候。

      而当7月地球转至“远日点”的时候，北半球又正好是夏季，气候相对比较炎热。

      这么看来，天气的冷热，似乎和“近日点”“远日点”并没有什么关系。

      这是为什么呢？从数据来看就一目了然了。两点之间虽然相差了500,0000千米（152100000-147100000=5000000），看似很远，但如果和地球到太阳平均距离相比，就显得微不足道了。通过计算发现，这个差值只占到地日平均距离的的3.3%（5000000÷149600000=0.033），也就好比100米和100.33米的区别，几乎可以忽略不计。

      既然距离上几乎没有差别，那太阳传递到地球上的热量在两个点上差别也不大，近日点的时候地球所接受到的太阳辐射只比远日点强了不到6%。

      影响气温变化的主要因素到底是什么？

      那么问题来了：导致我们地球表面的冷热变化、四季交替的原因到底是什么？

      回答这个问题时，让我们先回忆一个场景，当我们在郊外游玩，晚上点起一团篝火，围绕在周围欢歌跳舞时，是不是离火堆越近越温暖，越远越感受不到温度，因为能量的传递是有范围和方向性的。

      太阳源源不断发出的巨大能量，经过长途跋涉到达地球，呈现的状态是已经是类似平行光的方式，有点像手电筒朝我们照了过来。由于地球是一个带有倾斜角度的“球”，不同的地区接收到的光的角度不同，能量也有所不同，正是因为这个原因，当地球在绕太阳公转的时候就会呈现周期性的一个变化。

      每年到了6月22日左右，太阳会直射北回归线，这一天就是北半球的夏至日，而此时的南半球正处于寒冷的冬季。

      此后由于地球也在不停的朝着太阳旋转，直射点也会慢慢像南移动，到了9月23左右，太阳会直射赤道，这一天北半球将迎来秋季，而南半球则是春季。

      随着地球的不断旋转，当到了12月22日左右，地球会来到“近日点”附近，这时太阳会直射南回归线，这一天就是北半球的冬至日，而南半球刚好是夏季。

      地球就是这样周而复始的不停旋转，从而产生了四季的变化。

（作者任职于中国科技馆。本文由中国科学院国家天文台研究员苟利军进行科学性把关）

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/6/481134.shtm