Чому ми не маємо 2 літ і 2 зими?

Завдяки еліптичній орбіті Землі її відстань від Сонця коливається майже на 5 мільйонів кілометрів (147 мільйонів кілометрів у найближчій точці та 152 мільйони кілометрів у найдальшій точці, тобто майже на 3% від середньої відстані).

Як видно з того факту, що на Венері спекотніше середовище, ніж на Марсі, через їх відповідну відстань від сонця.

Чому тоді Земля не спостерігає двох зим (у найдальших точках) та двох літа (у найближчих точках)?

Додаткова примітка . Я знаю, що сезонні зміни клімату Землі зумовлені нахилом 23 градусів, що спричиняє зміни щільності сонячного світла для півкуль.

Але мені ця відстань 5 мільйонів км здається більш актуальною, ніж нахил 23 градуси.

У вашій посаді є кілька невірних припущень, тому важко відповісти на запитання. Але я можу виправити помилки.

1. Пори року не спричинені нашою віддаленістю від сонця
. Пори року обумовлені нахилом 23,5 ° в осі Землі. Коли Північна півкуля нахилене до сонця (літо), в Південній півкулі одночасно нахилені в сторону від сонця (зима). Отже сезонна різниця температур мало стосується положення Землі на її еліптичній орбіті. Без цього нахилу не було б сезонів, і температура вдень по всьому світу була б відносно рівномірною.

2. Навіть температура GLOBAL НЕ відповідає нашій зміні відстані
Власне кажучи, середня температура Землі в усьому світі є найгарячішою, коли вона знаходиться найдаліше від сонця - гарячіша приблизно на 2,3 ° C ( ref ). Це тому, що в Північній півкулі, зверненій до сонця, є набагато більше суходолу (коли Земля знаходиться найдалі на своїй орбіті). Отже, хоча сонячна промінь є меншою, земля здатна нагріватися набагато швидше, ніж величезні океани, які доводиться нагрівати в перихеліоні.

Ця невідповідність відстані та температури не є характерною для Землі. Подивіться на середню температуру інших внутрішніх планет, коли ми віддаляємось від сонця:

1. Ртуть (167 ° C)
2. Венера (460 ° C) ← далі, але гарячіша за Меркурій?
3. Земля (14,0 ° C)
4. Марс (-60 ° C)

Венера насправді тепліша за Меркурій через густу атмосферу вуглекислого газу, що спричиняє швидке глобальне потепління. Тому середня температура планети визначає не просто відстань від сонця.

3. Є лише ОДИН афелій / перигелій
Найближча точка земної орбіти (перигеліон) і найдальша (афеліон) трапляються лише один раз на рік; не двічі. Це тому, що еліптична орбіта Землі така, тож сонце знаходиться в одному з вогнищ, а не в центрі (як показано нижче).

^{Зауважте, що розміри тіл та ексцентриситет орбіт тут сильно перебільшені.}

Різниця відстані в 5 мільйонів кілометрів на відстані до Сонця може здатися великою, 5 мільйонів км - це велика відстань, але це не впливає на погоду Землі настільки, як осьовий нахил. Різниця відстані на 3% призводить до коливання ~ 7% інтенсивності сонячного випромінювання, що досягає Землі, віддавати або брати.

Але розглянемо відхилення від осьового нахилу Землі, і тут я буду використовувати приклад розташування на 45 градусів. широта, подібна до широт таких міст, як Нью-Йорк, Лондон, Берлін, Париж тощо. Першим фактором є тривалість дня. Осьовий нахил означає, що влітку день буде довшим, а взимку днем ​​буде коротшим. При 45 град. Широта, це означає, що Сонце перебуває над горизонтом протягом 15,5 годин у літньому сонцестоянні, і лише 8,7 годин під час зимового сонцестояння. Це майже 2: 1 різниця в кількості світлового дня, яка повністю переповнює невеликі 7% варіації.

Крім того, кут Сонця взимку дуже низький, це означає, що кількість Сонця, що падає на землю, нижче на кожну площу, ніж якби воно було під більшим кутом. Про зимове сонцестояння при 45 град. широта сонячних променів зменшується до 37% їх сили на квадратний метр землі порівняно з тим, наскільки сильно вони світять безпосередньо над деяким місцем, ближче до екватора. Але під час літнього сонцестояння вони на 97% настільки сильні, як і коли б вони були безпосередньо над головою. Що становить різницю 2,5: 1.

Отже, тут у вас є загальна сума, що становить приблизно 400% різниці у кількості світла і тепла, що падає на дану ділянку землі щодня між Зимою та Літом.

Я підозрюю, що ти думаєш, що у нас буде літо, коли північна півкуля, наприклад, нахилена до Сонця, і друге літо під час перігеліону, коли Земля знаходиться найближче до Сонця. З одного боку, терміни не працюють; перигелій відбувається на початку січня, близько до північної середньої зими. Це, ймовірно, модерує вплив осьового нахилу для північної півкулі (і посилює їх для південної півкулі), але недостатньо їх перекрити.

В інших відповідях сказано, що осьовий нахил є більш значущим фактором, ніж зміна відстані від Сонця, але вони не пояснили, чому .

Далі наведено приблизну оцінку зворотного конверта.

Різницю освітленості, спричинену різницею відстані від Сонця, можна обчислити з співвідношення між перигелієм та відстані афеліона, що становить приблизно коефіцієнт 0,967. Застосування закону зворотного квадрата вказує на те, що кількість сонячного світла в афелії становить приблизно 93,5% від того, яке воно є в перигеліоні. Довідка: http://en.wikipedia.org/wiki/Perihelion#Planetary_perihelion_and_aphelion

У моєму теперішньому місці (близько 33 ° північної широти) у цей час року (близько до північного зимового сонцестояння) ми отримуємо близько 10 годин сонячного світла та 14 годин темряви щодня. (Довідка: програма про погоду на моєму телефоні.) Це приблизно 83% того, що ми отримаємо за 12 годин денного світла під час будь-якого рівнодення, і приблизно 71% того, що ми отримаємо за 14 годин денного світла та 10 годин темряви на день під час літнього сонцестояння. Ефект більший на більш високих широтах.

На додаток до цього, сонце взимку нижче, ніж улітку, це означає, що дана кількість сонячного світла поширюється на більшу площу поверхні Землі, що робить співвідношення ще більшим.

Я не маю чисел для цього, але досить показати, що ефект осьового нахилу істотно більший, ніж ефект різної відстані між Землею та Сонцем.

Тут є два фактори. Одне полягає в тому, що нахил на 23 градуси набагато важливіший, ніж крихітні 5 мільйонів км (пам'ятайте, що це всього 0,033 АС). Доказом тому є те, що коли літо на півночі, то на півдні зима, незалежно від відстані.

Інша полягає в тому, що якби не було нахилу, у нас було б одне дуже легке літо і одна дуже легка зима (дуже дуже легка, обидва), тому що Сонце не в центрі еліпса (дві найближчі точки і дві найдальші точки), але на одному фокусі (одна найближча точка і одна найдаліша точка).

Це тому, що 23 градуси нахилу землі та орбіта еліпса Землі навколо Сонця.

Якщо скласти рівняння з усіма змінними, які ми маємо тут

1. 23 градуси нахилу землі
2. Еліпсова орбіта землі навколо Сонця
3. Швидкість Землі навколо себе
4. Земна орбітальна швидкість навколо сонця
5. Відстань між землею та сонцем

Таким чином, ви помітите різницю погодних умов щодо цієї змінної, тому у нас є 2 зими та 2 літа, але 2 з них є лише перехідним станом.
Доказом цього є, що на полюсах Землі ми можемо мати лише літо і зиму через обмеження змінної (1).

У нас є 2 літа і дві зими - і 2 весни і осінь теж. Різна відстань між сонцем і землею не спричиняє пори року. Вони спричинені нахилом Землі до сонця влітку та подалі від сонця взимку.

У північної та південної півкулі обидва сезони, але в різний час року.
Наприклад, коли в США зима, в Аргентині літо і навпаки.

Оскільки сезони у північній та південній півкулях відбуваються у різний час року, це означає, що кожного року є 2 або 8 різних сезону, включаючи 2 окремі літа та 2 окремі зими.

Можливо, це посилання може допомогти:
http://neoprogrammics.com/equinoxes_and_solstices/