全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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冰期天文三要素:地球轨道偏心率、黄赤交角和近日点进动

已有 1086 次阅读 2022-7-5 15:48 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

                          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




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