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二十四节气是科普读物
1.二十四节气的概述
二十四节气是中国古代的一种时间法则,将一年按照太阳在黄道上运行的位置划分为24个等分时期,每个时期约相当于15天,用来表示季节的交替和气候的变化。这一时间划分系统是中国农耕文化的重要组成部分,也在其他东亚国家如日本、韩国等流传。
2.科学性和观测依据
二十四节气的划分基于太阳直射地面的位置、地球的公转速度以及地球轨道上的特殊点位等科学依据。早在两千多年前的中国东汉时期,古代天文学家就开展了大量观测工作,测量太阳直射的位置和地球自转周期,从而确定了二十四节气的划分规则。
3.季节变化和气候特征
二十四节气的划分不仅反映了地球绕太阳公转的变化,同时也与气候和季节的特征相对应。每个节气都标志着特定的气候现象或农事活动,如春分代表了白天和夜晚时间相等、气温回升的时期;小雪表示开始出现降雪的机会增加等。这些划分帮助人们更好地适应自然环境的变化。
4.生活和文化传承
二十四节气不仅在农业生产中发挥重要作用,还在中国民俗和文化传统中具有重要地位。每个节气都有相应的庆祝活动、民间习俗和饮食文化,例如立秋时吃喜鹊糕、冬至时吃汤圆等。同时,二十四节气也是人们对自然的敬畏和感悟的体现,是中国古代文人墨客诗词作品的写作题材之一。
5.现代意义和传承
二十四节气作为中国传统文化的一部分,不仅在农业生产和气象观测中有一定的实用价值,也体现了人们对自然环境的关注和理解。在现代社会,二十四节气的传承与推广成为重要任务,有助于培养人们的环保意识、饮食健康观念和生活与自然和谐相处的理念。
以上是关于二十四节气的相关信息。二十四节气既具有科学性,又融入了丰富的文化内涵,对于理解和感悟中国传统文化以及与自然环境的互动具有重要意义。
冬至科普小知识
1、春季水果
1月:木瓜、樱桃、红香蕉、草莓、番茄、柑橘橙、杨桃、番石榴、青枣、甘果蔗、无花果、牛奶蕉、柑桔、鹤首瓜、柿子等。
2月:木瓜、血橙、香蕉、杨桃、青枣、樱桃、草莓、番荔枝、甘果蔗、番石榴、 牛奶蕉、柑桔、鹤首瓜等。
3月:枇杷、樱桃、红香蕉、草莓、杨桃、青枣、番荔枝、甘果蔗、番石榴、 牛奶蕉、柑桔、果桑、鹤首瓜等。
2、夏季水果
4月:枇杷、樱桃、草莓、荔枝、番茄、甘果蔗、番荔枝、蛇瓜、果桑、番石榴、 牛奶蕉、鹤首瓜、柠檬、山竹、芒果、四月李子、羊角蜜瓜等。
5月:芒果、樱桃、油桃、荔枝、香蕉、蛇瓜、番茄、番荔枝、黄皮、番石榴、 牛奶蕉、果桑、鹤首瓜、李子、西瓜、桃、香瓜、柠檬、莲雾、火龙果、油梨、羊角蜜瓜等。
6月:芒果、樱桃、香蕉、火龙果、柠檬、杏、黄皮、番茄、桃、香瓜、荔枝、番荔枝、蒲瓜、果桑、番石榴、 牛奶蕉、鹤首瓜、李子、西瓜、台湾莲雾、菠萝、火龙果、油梨、榴莲等。
3、秋季水果
7月:芒果、葡萄、番石榴、香蕉、百香果、柠檬、番荔枝、西瓜、菠萝蜜、桃、番龙眼、哈密瓜、牛奶蕉、番茄、荔枝、蒲瓜、黄皮、李子、枣、香瓜、莲雾、菠萝、火龙果、油梨、龙眼等。
8月:芒果、晚熟樱桃、哈密瓜、木瓜、菠萝蜜、香蕉、龙眼、榴莲、黑提子、杨桃、番茄、番荔枝、蒲瓜、番龙眼、番石榴、 牛奶蕉、鹤首瓜、日本甜柿、枣、西瓜、香瓜、柠檬、菠萝、火龙果、油梨、百香果等。
9月:香蕉、芒果、菠萝蜜、哈密瓜、山楂、香瓜、番荔枝、木瓜、榴莲、鸡蛋果、百香果、杨桃、番石榴、番龙眼、牛奶蕉、鹤首瓜、日本甜柿、西瓜、葡萄、柠檬、油梨、菠萝、火龙果等。
4、冬季水果
10月:山楂、香蕉、芒果、杨桃、柚子、桔子、无花果、苹果、梨子、猕猴桃、晚熟葡萄、冬枣、石榴、橙子、柚子、龙眼、甘蔗、香蕉、芒果等。
11月:甘蔗、苹果、荸荠、橘子、柚子、台湾青枣、火龙果、橘子、葡萄柚、冬枣、猕猴桃、石榴、梨、木瓜、香蕉、榴莲等。
12月:血橙、橙子、苹果、台湾青枣、柚子、榴莲、冬枣、台湾青枣、火龙果、猕猴桃、梨、木瓜、百香果、杨桃、草莓、菠萝、油梨、红香蕉、车厘子等。
扩展资料:
一、木瓜
木瓜(学名:Chaenomeles sinensis?(Thouin)Koehne):蔷薇科木瓜属,灌木或小乔木,高达5-10米,叶片椭圆卵形或椭圆长圆形,稀倒卵形,长5-8厘米,宽3.5-5.5厘米,叶柄长5-10毫米,微被柔毛,有腺齿;果实长椭圆形,长10-15厘米,暗**,木质,味芳香,果梗短。花期4月,果期9-10月。
二、枇杷
枇杷,别名:芦橘、金丸、芦枝,拉丁文名:Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl。蔷薇科、枇杷属植物,枇杷原产中国东南部,因叶子形状似琵琶乐器而名,其花可入药。
树高3~5米,叶子大而长,厚而有茸毛,呈长椭圆形,状如琵琶。别名又叫芦橘、芦枝、金丸、炎果、焦子。枇杷与大部分果树不同,在秋天或初冬开花,果子在春天至初夏成熟,比其它水果都早,因此被称是“果木中独备四时之气者”。
枇杷的花为白色或淡**,有五块花瓣,直径约2厘米,以五至十朵成一束,可以作为蜜源作物。
三、芒果
芒果是杧果(中国植物志)的通俗名(拉丁学名:Mangifera indica?L.),芒果是一种原产印度的漆树科常绿大乔木,叶革质,互生;花小,杂性,**或淡**,成顶生的圆锥花序。核果大,压扁,长5-10厘米,宽3-4.5厘米,成熟时**,味甜,果核坚硬。
四、葡萄
葡萄(学名:Vitis vinifera?L.)为葡萄科葡萄属木质藤本植物,小枝圆柱形,有纵棱纹,无毛或被稀疏柔毛,叶卵圆形,圆锥花序密集或疏散,基部分枝发达,果实球形或椭圆形,花期4-5月,果期8-9月。
五、草莓
草莓(英文学名:strawberry、拉丁学名:Fragaria × ananassa Duch.),多年生草本植物。高10-40厘米,茎低于叶或近相等,密被开展**柔毛。叶三出,小叶具短柄,质地较厚,倒卵形或菱形,上面深绿色,几无毛,下面淡白绿色,疏生毛,沿脉较密;叶柄密被开展**柔毛。
聚伞花序,花序下面具一短柄的小叶;花两性;萼片卵形,比副萼片稍长;花瓣白色,近圆形或倒卵椭圆形。聚合果大,宿存萼片直立,紧贴于果实;瘦果尖卵形,光滑。花期4-5月,果期6-7月。
地球上为什么会出现四季交替现象?(1)
冬至科普小知识
冬至科普小知识,又是一年的冬季到来,冬至作为中国传统的二十四节气之一,不但可以指导大家的农忙,而且也衍生出了非常多的习俗,接下来我就给大家分享冬至科普小知识。
冬至科普小知识1冬至科普小知识1
冷知识一:起源
早在三千多年前,周武王姬发的弟弟周公旦(本命:姬旦···),以土圭法测影,将“日影”最长的一天定为岁首。
翻译成人话,就是周公旦在地上立了一根杆子,把这根杆子在正午时影子最长的那天,也就是大约冬至日那天,定为新一年的开始。以冬至为岁首的习俗从周朝一直持续到秦,直到汉武帝采用夏历后,冬至和新年才得以分开。因此,“冬至节”是自汉代才有的概念,冬至则起源于周。
冷知识二:冬至=小年?
因为前人曾将冬至日当做新年的开始,所以冬至也有被称为小年的说法。但是小年并非专指一个节日,我们最常说的小年指的是农历腊月二十三(或二十四)灶王节这一天,而非公历12月22日。
冷知识三:不完全向饮食辟谣
作为一个北的很彻底的北方人,我很负责任的讲,北方人冬至确实是吃饺子的,但是混沌基本没有谁会特意在冬至这一天吃。依稀记得在学校时,每到冬至,孩子们热情到附近的某某快餐连锁饺子店老板哭着求下班···
而山东人喝羊肉汤的说法,身后土生土长的山东**姐表示她并不知情。
另一位总哭着解释自己不吃狗肉的广西**姐透露,冬至这一天她们在家乡会吃鸡···
冷知识四:历史的今天
1970年冬至,周恩来主持召开了华北会议
1971年冬至,孟加拉共和国建立。
1972年冬至,中国与新西兰建交。
另外,老干部靳东比尚雯婕大6岁,周华健比靳东大了16岁,而他们三个人都在冬至这天过生日。
冬至科普小知识2
冬至节气养生知识
冬至起居知识
在起居上,应早睡晚起,等待阳光出现才出外活动。同时也要多穿衣服,避免不必要的户外活动,防止阳气过度的消耗。“起居有常,养其神也,不妄劳作,养其精也”,冬令时节若能合理安排起居作息,就能保养神气,劳逸适度可养其肾精。尽量做到“行不疾步、耳步极听、目不极视、坐不至久、卧不极疲”。
寒气内应肾。肾是人体生命的原动力,是人体的“先天之本”。冬季,人体阳气内敛,人体的生理活动也有所收敛。此时,肾既要为维持冬季热量支出准备足够的能量,又要为来年贮存一定的能量,所以此时养肾至关重要。饮食上就要时刻关注肾的调养,注意热量的补充,要多吃些动物性食品和豆类,补充维生素和无机盐。狗肉、羊肉、鹅肉、鸭肉、大豆、核桃、栗子、木耳、芝麻、红薯、萝卜等均是冬季适宜食物。
冬至运动知识
运动方面,由于大雪节气万物潜藏,运动养生同样要顺应自然规律,不宜做过于剧烈的活动,而应在“藏”字上下一下功夫。比如每天在阳光好的时候做做舒展运动(上午9-10点钟或下午2-3点钟)。
冬至饮食知识
冬天肾的功能偏旺,如果再多吃一些咸味食品,肾气会更旺,从而极大地伤害心脏,使心脏力量减弱,影响人体健康。因此,在冬天里,要少食用咸味食品,以防肾水过旺;多吃些苦味食物,以补益心脏,增强肾脏功能,常用食物如:槟榔、橘子、猪肝、羊肝、大头菜、莴苣、醋、茶等。
在冬季适宜补益的食品中,中医又分为几大类。天寒地冻,首选温补类食物。如鸡、羊肉、牛肉、鲫鱼等。上述几种,均属美味,在冬季可作为进补的佳品。但过多地进食温补类食品,容易上火。还有一类滋补类食物,具有滋阴益肾、填精补髓的功效。主要有:木耳、黑枣、芝麻、黑豆、猪脊、海参、龟肉、甲鱼、鲍鱼等。
黏硬、生冷的食物多属阴,冬季吃这类食物易损伤脾胃。而食物过热易损伤食道,进入肠胃后,又容易引起体内积热而致病;食物过寒,容易刺激脾胃血管,使血流不畅,而血量减少将严重地影响其他脏腑的血液循环,有损人体健康,因此,冬季饮食宜温热松软。
冬至情绪知识
冬至养生也要重点养心,要养生先养善良、宽厚之心,心底宽自无忧。进入冬季,有些人便会显得意志消沉,这可能是患上了“季节性情绪病”。季节性情绪病是精神抑郁症的一种,病人每每在阳光减少的冬季,对身边事物提不起兴趣,还伴有嗜睡、多吃、易怒、过敏等病症。有抑郁情绪的老人可以在冬天坚持多晒天阳,还可以每天做一些简单的瑜伽动作,尤其是静坐和冥想的练习,能让心情舒缓下来。同时注意生活起居,按时休息和睡眠,不做熬夜的“夜猫子”。
情绪低落时,不妨做做其他事情来分散注意力。尽量与人接触,这样可以将忧郁减到最低程度
冬至科普小知识3
冬至(英语:baiwinter solstice),又称“冬节”、“贺冬”,华夏二十四节气之一、八大天象属类节气之一,与夏至相对。冬至在太阳到达黄经270°时开始,时于每年公历12月22日左右。据传,冬至在历史上的周代是新年元旦,曾经是个很热闹的日子。
冬至这天,太阳直射地面的位置到达一年的最南端,几乎直射南回归线(南纬23°26)。这一天北半球得到的阳光最少,比南半球少了50%。北半球的白昼达到最短,且越往北白昼越短。
在中国有冬至吃饺子的风俗。俗话说:“冬至到,吃水饺。”当然也有例外,如在山东滕州流行冬至当天喝羊肉汤的习俗,寓意驱除寒冷之意。各地食俗不同,但吃水饺最为常见。在今天江南一带仍有:吃了冬至夜饭长一岁的说法,俗称“添岁”。
冬至科普小知识4
冬至饮食文化
吃水饺
多年来,中国形成了独特的节日饮食文化。在冬至这一天,吃饺子是许多中国人,尤其是北方人的一种常见民俗。
吃坚果
当隆冬来临时,重要的运动开始下降和平静下来。在这个时期,吃适量的坚果,如花生、核桃、栗子、榛子和杏仁,对身体有好处。
吃馄饨
在江苏苏州,人们习惯在仲冬吃馄饨。据传说,在2500年前的冬至宴会上,吴王厌恶各种昂贵的'食物,想吃点与众不同的东西。这时,美丽的西施来到厨房做“馄饨”来实现国王的愿望。他吃了很多东西,非常喜欢那里的食物。为了纪念西施,苏州人把馄饨作为庆祝西施节的官方食物。
吃汤圆
在上海等地,人们吃汤圆,一种用糯米粉做成的小饺子球,用来庆祝冬至。
吃羊肉粉汤
在银川、宁夏回族自治区,人们把仲冬称为“鬼节”。在这一天,人们习惯喝羊肉和粉丝汤,吃汤里的饺子。他们给这种仲冬汤起了一个奇怪的名字:“大脑”,然后和邻居们一起分享。
吃年糕
冬至期间,杭州居民传统上吃年糕。在过去,在冬至来临之前,家家户户都会做月饼来祭祖或作为礼物送给亲朋好友
吃红豆糯米饭
在长江以南的一些地区,全家人聚在一起吃一顿红豆糯米饭,驱赶鬼魂和其他邪恶的东西。
冬至科普小知识21.冬至又称日短至、冬节、亚岁等。
2. 冬至习俗因地域不同而又存在着习俗内容或细节上的差异。在中国南方地区,有冬至祭祖、宴饮的习俗。在中国北方地区,每年冬至日有吃饺子的习俗。“冬至不端饺子碗,冻掉耳朵没人管。”
3. 冬至是太阳南行的极致,这天北半球的太阳高度最小。冬至这天太阳光直射南回归线,太阳光对北半球最为倾斜。北半球黑夜最长,白昼最短。
4. 冬至是太阳南行的转折点,这天过后它将走“回头路”,太阳直射点开始从南回归线向北移动,北半球(我国位于北半球)白昼将会逐日增长。
5. 冬至日的白昼虽短,但是冬至日的温度并不是最低;冬至之前不会很冷,因地表上有"积热",真正寒冬是在冬至之后。
6. 冬至是十年八节之一,先民们自古以来就有在冬至祭祀祖先的传统,以示孝敬、不忘本。因各地礼俗的不同,祭祖形式也各异。祭祖的同时,有的地方也祭祀天地神灵,供品主要有三牲饭菜、三茶五酒等。
7. 冬至被视为冬季的大节日,古时候,漂在外地的人到了这时节都要回家过冬节,所谓“年终有所归宿”。在我国南方部分地区广泛流传着“冬至大如年”的讲法,冬至又被称为“亚岁”、“小年”,一是说明年关将近,二是表示冬至的重要性。冬至一到,新年就在眼前,所以古人认为冬至的重要程度并不亚于新年。
8. 我国南北各地在冬至时有不同的风俗,经过历史发展,形成了独特的节令食文化。主要包括:羊肉汤、汤圆、年糕、番薯汤果、糯糕、水饺、麻糍、冬至面、桂圆烧蛋等。
说明:本文90%以上内容来源于美国科普作家菲利普.普莱的科普书《这才是天文学》。
四季变换或许是天文学对我们的生活产生影响最明显的例子,这个星球的大多数地方都是夏暖冬凉。
毫无疑问,最显而易见的解释就是地球与太阳之间的距离变化。你距离热源更近时就会感觉到更热,这是一种常识。另外一个常识就是,太阳是所有热源中最大的。只要在炎炎夏日走过树荫下,你就会相信这一点。所以如果有人说,地球距离太阳更近时会大幅度升温。距离太阳更远时则会降温,这话听上去真的是格外有道理。而且。你们在高中科学课上不都学过了嘛:地球围绕太阳运转的轨道是一个椭圆。所以有的时候地球与太阳的距离的确更近,而有的时候与太阳的距离则更远。这个逻辑过程看上去简直必然能推出是地球的椭圆轨道导致了四季。
不幸的是,这个逻辑过程缺少了关键的几环。
没错、地球围绕太阳公转的轨道的确是个椭圆。我们现在清楚地知道了这一点,是通过仔细地测量得出的结论,但是它其实并不是那么明显。数千年以来,人们都以为太阳围绕着地球旋转。1530年,波兰天文学家尼古拉·哥白尼第一次发表了他的“日心说”观点。但问题是,他认为地球(以及所有其他行星)的轨道都是正圆形。他试图用日心说的观点预测天空中行星的位置时,却发现行不通。他不得不来回修改他的模型来使得它符合观测结果,但是这个模型在预测行星位置的时候从来就没有好用过。
17世纪初,约翰尼斯·开普勒发现了行星的运行轨道实际上是椭圆形、而不是正圆形。400年过去了,今天的我们依然利用开普勒的发现来预测天空中太阳系行星的位置。我们甚至利用他的发现来计划送往那些行星的空间探测器的飞行路径。想象一下,如果开普勒地下有知,他会是什么反应!(他或许会说:“喂!我可都死了350年啦!你们动作也太慢啦!”)
但是,开普勒的椭圆形公转轨道理论也有个弊端,它耍弄我们的常识,导致我们得出一些错误的结论。我们知道包括地球在内的行星沿着椭圆形的轨道围绕太阳运转,所以也知道有的时候我们与太阳的距离更近,而另一些时候则更远。我们还知道距离在我们对温度的感知上起了重要的作用。于是我们就得出了一个相当“有逻辑”的结论,地球上四季的产生是由于我们与太阳之间的距离变化导致的。
然而,在常识之外,我们还有另外一种可以使用的工具,那就是数学。天文学家真的测量过一年之中地球与太阳之间的距离。将距离变化换算为温度变化所需要的数学并不太难,这通常是天文系本科生的课后作业之一。这里我就不具体展开过程,只是直接告诉你们结论了。令人吃惊的是,一年中地球与太阳之间距离的变化导致地球上的温度变化,在4 左右。这个数字对于生活在热带的人们来说,可能不算太惊人,毕竟,在热带,一年四季的温度变化都不是很明显。然而对于某些生活在比如缅因州的人们来说,这个结果可能令人惊讶--毕竟这里一年内的温差更接近44 。
显然,除了与太阳之间的距离变化之外,还有另外的因素存在,才能够导致如此巨大的温差。它就是地轴的倾斜。
想象地球正在围绕着太阳运转,运转轨道是一个椭圆形,处在一个平面。换句话说,地球在围绕着太阳运转的过程中,并没有上下来回移动。而是位于一个规矩的二维椭圆轨迹上。天文学家把该椭圆所在的这个平面称为 天黄道 。地球在围绕着太阳公转的过程中,同时也围绕着地轴发生自转,好比一只陀螺,自转一周的时间为一天。你的直觉或许会认为,地球的地轴是与天黄道垂直的,但事实并非如此。实际上,地轴在与天黄道垂直的方向间有一个23.5 的倾斜角。你有没有想过,为什么地球仪上的地球模型,北极部分都不位于正顶端呢?因为地球是倾斜的,地轴并不朝向正上方。
这个倾斜角看上去似乎并没有什么大不了的,却产生了深刻的影响。你可以做一个简单的小实验:拿一支手电筒和一张白纸。关掉房间里的灯,用手电筒的光直射在白纸之上。你会看见一个正圆形的光斑。现在,倾斜这张白纸,让光线与白纸所在平面呈45 角。现在光斑是什么形状的?椭圆形,而不是正圆形。但是更重要的是,看一看那个椭圆形光斑的亮度变化。它比之前正圆形的时候更加暗淡了。 投射到这张白纸上的光线总量并没有发生变化,但是通过倾斜这张白纸,你让光斑延展了。白纸上被光照亮的部分增加了,但因为光线的总量不变,所以平均下来,光斑的亮度就变暗了。如果你把倾斜角增大,光斑的面积会变得更大,也会变得更暗淡。
对于地球来说,情况也是一样的。想象一下,如果地轴倾斜自不存在会怎样,也就是说,地轴与黄道面相互重直,现在假设太阳是一只巨大的手电筒、从太阳发出的光投射在地球上。假设你站在厄瓜多尔,位于地球的赤道上。对于你来说,在正午时分,太阳处于天顶、光线垂直于地面。这时光线是高度集中的、就像在刚才的小实验中你用手电筒垂直射向白纸一样。
现在,让我们假设你位于明尼苏达州的明尼阿波利斯市,这里是北纬45 、正好是北极与赤道之间的中点。此时,照射在你那里的阳光是延展开的、好像在小实验中倾斜白纸时的情况一样。地球受阳光加热,此时平均投射在每平方厘米上的热量更少了,因此地面从太阳那里获得的热也就少了。照射在地面上的光线总量不变,但是延展得更厉害了。
现在让我们使用极限法,假设你站在北极点上。投射向地面的太阳光线几乎与地面平行,也就是说光斑延展得极大。换一种方式思考,太阳在北极点始终处于地平线附近。这就好比在我们之前的小实验中倾斜那张白纸,直到白纸几乎与手电筒的光线平行的情况。光斑得到了极大地伸展。
以至于在白纸上几乎看不到任何光斑了。这也就是为什么南极与北极这么冷的原因!太阳在南北极上空与在厄瓜多尔和在明尼阿波利斯上空一样亮,但是光线在南北两极得到的延展却几乎不能让地面升温。
地轴与黄道面的倾斜角是客观存在的,所以问题就变得更加复杂一点。地球围绕太阳转动时,地轴总是指向天空中的一个定点,有点儿像是罗盘--无论你面朝何处,罗盘的指针永远指向北。你可以把天空想象成一个笼罩在地球外侧的水晶空心球。如果延伸地轴,使其与天空所在的球面相交,你会发现这个交点始终固定不变;对于位于地球表面的我们来说,地轴看上去总是指向天空中的一个定点。对于身处北半球的人们来说,地轴所指方向与北极星非常接近。一年中的任何时候,地轴总是指向同一个方向。
但因为地球是围绕着太阳运转的,以太阳为参照物,地轴的指向是变化的。每年6月21日前后,对于北半球来说,地轴指向太阳的程度最大,6个月之后,地轴指向背离太阳的程度最大。这也就意味着,对于北半球的人们来说、6月21日正午,太阳在天空中的位置格外地高;而12月21日正午、太阳在空中的位置格外地低。6月21日,太阳光的集中程度最大因此阳光对于地表的升温作用高效;12月21日,阳光得到最大程度的延展、因此对于地表的升温就起不了太多作用。这就是为什么夏天更热,久天更冷,我们拥有一年四季的原因。四季产生的原因不是因为我们与太阳之间的距离变化,而是地轴相对于太阳的方向变化导致了阳光角度的变化。
地轴相对于太阳的角度变化见下页图。请注意,当北半球的地轴朝向太阳的时候,南半球的地轴则背向太阳,反之亦然。这也就是为什么南半球的人们在春天过万圣节,在夏天过圣诞节的原因。我猜《我渴望一个绿色圣诞》这首歌曲在澳大利亚也许很有市场……
另外,还有一个原因使得四季更加分明:因为地轴倾斜角的存在,太阳在夏季天空中的位置更高--如我们肉眼所见。这也就意味着一天之中我们看到太阳在天空中所经过的距离更长。这一点则使得太阳有更多的时间来加热地球。我们不光得到了相对更加直射地面的光,而且阳光照射的时间也比平时要多。双管齐下!太阳在冬季天空中的位置不够高,因此白昼也更短。于是,阳光能使地球升温的时间也就更少,让冬天冷上加冷。
如果地轴倾斜角不存在,那么无论你在地球的什么位置,日夜的时间都是相同的12小时,四季将根本不会存在。
让我们再来看一眼上页图。图中显示。1月,地球与太阳之间的距离更近。好了、这一下铁板钉钉,证明了 地球与太阳之间的距离变化并不是四季产生的主要原因 。如若不然,生活在北半球的我们应该在1月过夏天,半年之后的6月过冬天。既然现实与上述假设正好相反,那么距离因素在四季产生的过程中所起到的作用想必也不是太大。
然而、我们并不能够完全地忽略距离因素。距离对于四季变化确有影响、虽然并不是很大。对于生活在北半球的诸位来说,这意味着我们的冬天要相比地球公转轨道是正圆的情况下平均暖和上几摄氏度,因为在冬天我们与太阳之间的距离更近。相应地,北半球的夏天要凉爽一些,因为我们与太阳的距离更远。这也意味着,生活在南半球的人们的夏天比北半球更热,冬天比北半球更冷。
然而,实际上这个问题还要更加复杂。我们的南半球几乎被水覆盖。
如果不信,你可以找一个地球仪自己看看。相对于土地来说,水的升温和降温过程都要更慢一些。这一点在地球的热量安排上也起到了相当的作用。现实中南半球的夏季与冬季的气温事实上和北半球差不多。赤道以南存在的大量水作为隔热物质保护着南半球,使其不会受到大幅度气温变化的干扰。
神奇的是,这些还不是故事的全部。我之前说了,地轴总是指向天空中的一个定点,但是我撒谎了。读者们请原谅我,之前我那样说是因为不想让我们的讨论看上去过于复杂。事实是,地球的地轴是会移动的、它缓慢地横跨天空。
小小跑个题:小时候,我的父母给我买过一个玩具陀螺。我很喜欢转它,观察它在地板上留下有趣的运行轨迹。我还注意到,一旦陀螺的旋转速度慢下来,它就开始来回地摇晃。那个时候我太小,还不理解那是为什么、但是现在我知道了摇晃的原因是由于旋转的陀嫘所受到多种力的相互作用。如果陀螺的旋转轴不是绝对垂直的,重力就会让陀螺歪向一侧。产生了在物理学上称为扭矩的作用。因为陀螺在旋转。你可以认为这种力在水平方向上使得陀螺发生偏斜,使其慢慢地晃动。如果你在太空中玩陀螺、然后截它一下,让它稍微歪斜,也会发生同样的事情。旋转轴会开始晃动、在空中画小圆圈,你戳得力度越大,它画得圆圈也就越大。
这种绕轴转动被称为进动 ,它产生的原因是任何作用于陀螺上的与其旋转轴方向不平行的力。 对于一切受力的旋转物体来说,进动都存在 。当然了,我们的地球也在旋转,就像一只陀螺,恰好也受力:来自月球的万有引力。
月球围绕着地球旋转,对地球产生引力。月球对地球的“拉力”就好比从偏离旋转轴的方向戳一只正在旋转的陀螺,地球的地轴自然会产生进动 。地轴的位移在天空中形成了一个圆锥面,轴截面顶角为47 ,恰好是地轴倾斜角的两倍。这并不是巧合。 地轴相对于黄道面水平轨道垂直方向的倾斜角是固定不变的,总是23.5 。然而,地轴指向天空的方向却随着时间的变化而变化。
地球进动效应很缓慢,地轴需要26000年才能画完一个圈。不过,这个过程还是可测量的。目前,地球的北极极轴正指向北极星,这也就是我们将这颗恒星命名为北极星的原因。但是地轴并不总是指向北极星的,过去不是,将来也不会是。随着地轴的进动,它在天空中所指的方向也在发生变化。大约公元前2600 年,地轴指向的是右枢(亦称“紫微右垣一”)。是天龙座内最亮的一颗恒星。到了大约公元14000年,地轴将会指向明亮的织女星附近。
进动是一个让天文学家有些头疼的现象。为了测量天文物体的具乐位置、天文学家也用网格标记天空,就好像地图绘制者用经纬标记地球校面。天空的北极点与南极点对应地球的北极点和南极点,但是天空的北物点随着进动过程也在移动。想象一下,在地球上的你试图给东南西北定位、可是如果北极总跑来跑去,那会多么麻烦。你必须知道北极到底在哪里、才能知道你要去的是什么方向。
天文学家在面对天空的时候遭遇了同样的问题。他们测量某个天体的位置时、必须将地轴的进动考虑进去。进动的影响并不算太大,大部分天图只需要25~50年更新一次就好。但是,对于像哈勃空间望远镜之类对于朝向精度要求极高的望远镜来说,进动产生的误差则尤为关键。如果我们在计算天体位置的过程中没有考虑进动因素,那么这个天体很有可能根本不会出现在望远镜的视野之中。
进动对于天文学家的影响是即时的,但是对于四季变化的影响却是缓慢的。目前、地球的北极极轴在6月指向太阳。但是由于进动的影响,13000年后一-半个进动圆周期--地球的北极会在6月背离太阳,而在12月才朝向太阳。对于我们现在的日历来说,四季将实现彻底的翻转。
同样不要忘记,由于地球的椭圆形公转轨道,1月我们与太阳的距离最近。所以,从现在开始,半个进动周期之后,对于北半球来说,彼时的夏天正好是地球与太阳距离最近的时候,将更热;冬天也恰好是地球与太阳距离最远的时候,将更冷。季节变化将更加明显。对于南半球来说,四季的变化将比现在更加温和,因为南半球的夏季正好是地球与太阳距离最远的时候,而冬季则是地球与太阳距离最近的时候。
后有来者意味着前也有古人: 在距今13000年前,四季与今天是相反的。 在北半球,夏天比现在更热,冬天比现在更冷。气候学家根据这一点、推断当时地球上的情况或许和今天迥异。地轴指向的缓慢变化甚至可能正是撒哈拉沙漠形成的原因!每年地轴进动的影响或许微不可见,然而经过一个个世纪、一个个千年,微小的改变也会积少成多。大自然展现给我们的往往是蛮横又迅猛的一面,但是同样也可以行事微妙。这都取决你看事情的角度。
好了,这一讲就到这了。
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