<p class="ql-block">地球上光熱的時(shí)間變化和空間變化，與我們?nèi)祟?lèi)生活息息相關(guān)，這里簡(jiǎn)介一下地球與太陽(yáng)熱量的地理知識(shí)。</p> <p class="ql-block">要了解以下知識(shí)，我們必須了解什么是緯度，從幾何角度講，首先要講清什么是赤道，赤道是地球表面所有的點(diǎn)與地心夾角為零度的地球表面的一個(gè)大圓，就叫赤道，或者是垂直地軸的大圓，這個(gè)大圓就叫赤道平面。緯度就是地球表面某點(diǎn)與地心連線(xiàn)這條線(xiàn)在地球赤道平面上的射影的夾角就是地球表面某點(diǎn)的緯度。</p> <p class="ql-block">我們用地球投影的辦法，從幾何的角度來(lái)探討地球熱量的時(shí)空變化。1.地球在宇宙中地軸始終指著北極星附近 （地軸的進(jìn)運(yùn)）那極叫北極。另一極叫南極</p><p class="ql-block">2，地球與太陽(yáng)的平均距離1.5億千米</p><p class="ql-block">3.地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都是自西向東，所以太陽(yáng)總是東升西落。</p> <p class="ql-block">地球在宇宙中運(yùn)行有它特殊的姿勢(shì)，這個(gè)姿勢(shì)就決定了現(xiàn)在我們地球上的天氣和氣候。我們從下圖從幾何角度探討地球的這些天文幾何數(shù)據(jù)。</p><p class="ql-block">1.地球中心與太陽(yáng)中心的連線(xiàn)，掃過(guò)的平面，我們叫它黃道面，也叫公轉(zhuǎn)軌道面。</p><p class="ql-block">2.地軸與公轉(zhuǎn)軌道面的夾角是66.5?而且地球運(yùn)行中，這個(gè)夾角大小始終不變。</p><p class="ql-block">3.這樣就使黃道面與赤道面的夾角為23.5?，我們叫做黃赤交角。</p> <p class="ql-block">由于地球的地軸方向在運(yùn)行中不變，由于黃赤交角的成在，就有以下這些天文幾何現(xiàn)象。</p><p class="ql-block">1.我們給太陽(yáng)直射光線(xiàn)下個(gè)定義，太陽(yáng)直射光線(xiàn)就是太陽(yáng)中心與地球中心的連線(xiàn)，就是直射光線(xiàn)。</p><p class="ql-block">2.我們給太陽(yáng)直射點(diǎn)下個(gè)定義，太陽(yáng)直射光線(xiàn)與與地表的交點(diǎn)（A）就是太陽(yáng)直射點(diǎn)。</p><p class="ql-block">3.由于黃赤交角的存在所以太陽(yáng)直射點(diǎn)一年四季都在南北緯23.5?之間來(lái)回移動(dòng)，因而這兩條線(xiàn)就叫北回歸線(xiàn)，南回歸線(xiàn)。</p> <p class="ql-block">現(xiàn)在先來(lái)了解一下，什么是太陽(yáng)高度角，太陽(yáng)離我們很遠(yuǎn)，所以到達(dá)地球的光線(xiàn)我們都把它看成平行光線(xiàn)，也就是說(shuō)所有光線(xiàn)都是與太陽(yáng)直射光線(xiàn)平行。</p> <p class="ql-block">此圖我們進(jìn)一步從幾何角度來(lái)了解什么叫太陽(yáng)高度角。太陽(yáng)高度角就是地表某點(diǎn)的切線(xiàn)（地平線(xiàn)），這條切線(xiàn)與太陽(yáng)平行光線(xiàn)的夾角（面向赤道），這個(gè)夾角就叫太陽(yáng)高度角。從幾何角度講也可以理解為，地心與地表某點(diǎn)的連線(xiàn)，通過(guò)地表某點(diǎn)作這條線(xiàn)的垂線(xiàn)，這條垂線(xiàn)（地平線(xiàn)）與太陽(yáng)光線(xiàn)的夾角就是太陽(yáng)高度角。從此圖可以看出緯度越高太陽(yáng)高度角就越小。</p> <p class="ql-block">此圖從幾何角度進(jìn)一步了解太陽(yáng)高度角與地球收獲太陽(yáng)熱量的關(guān)系。幾組太陽(yáng)光的寬度都是一厘米，從圖看得出同樣寬的太陽(yáng)光，分布在低緯，中緯，高緯的地面寬窄是不一樣的。緯度越高太陽(yáng)光分布的地面越寬（3），單位地面上得到的熱量就越少。緯度越低（1）太陽(yáng)光分布的地面越窄，單位面積上得的熱量就越多。我們可以得出一個(gè)結(jié)論，緯度越高，氣溫也就越低，緯度越低，氣溫也就越高?？偨Y(jié)：地球上的季節(jié)，冷熱變化主要受太陽(yáng)高度角的影響。</p> <p class="ql-block">此圖顯示的是地球夏至節(jié)氣光照情況。太陽(yáng)直射點(diǎn)（A）直射北回歸線(xiàn)，太陽(yáng)高度角以北回歸線(xiàn)為中心向北向南降低，北半球總體來(lái)說(shuō)太陽(yáng)高度角最大，北極圈內(nèi)形成極晝?？偨Y(jié)：北半球白晝最長(zhǎng)，太陽(yáng)高度角最大，反之這一天從理論上講得的熱量最多。</p> <p class="ql-block">此圖是冬至節(jié)氣示意圖，太陽(yáng)直射南回歸線(xiàn)，此時(shí)太陽(yáng)高度角以南回歸線(xiàn)為中心，向北向南降低，北半球太陽(yáng)高度角最小，白晝最短，地面得的熱量最少。</p> <p class="ql-block">此圖是地球春秋分節(jié)氣，太陽(yáng)高度角的分布是，太陽(yáng)光線(xiàn)直射赤道（直射點(diǎn)A在赤道），太陽(yáng)高度角的分布規(guī)律是以赤道最高向北向南降低，全球晝夜平分，熱量分配南北半球均衡。</p> <p class="ql-block">由于太陽(yáng)高度角隨緯度變化，一般來(lái)說(shuō)緯度越高太陽(yáng)高度角越小，得到的太陽(yáng)輻射越少，根據(jù)這一現(xiàn)象人們把地球分為寒，溫，熱五，帶。北寒帶，北溫帶，南寒帶，南溫帶和一個(gè)熱帶。</p><p class="ql-block"> </p> <p class="ql-block">地球上晝夜的分界線(xiàn)叫晨昏線(xiàn)，在地球上晨昏線(xiàn)是一個(gè)大圓，叫晨昏圈，從幾何上講大圓必定平分地球這個(gè)圓。從理論上講直射光線(xiàn)始終垂直于由晨昏圈組成的晨昏圈平面，也就是說(shuō)直射光線(xiàn)的移動(dòng)始終帶動(dòng)晨昏圈的移動(dòng)，晨昏圈的移動(dòng)，就使。晝夜長(zhǎng)短發(fā)生變化。所以地球上熱量變化與太陽(yáng)高度角與晝夜長(zhǎng)短變化有關(guān)（接受太陽(yáng)光時(shí)間的長(zhǎng)短）。</p> <p class="ql-block">這是我為寧波青華科教儀器公司研制的全自動(dòng)地球運(yùn)儀，帶語(yǔ)音解說(shuō)地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的地理意義。</p> <p class="ql-block">當(dāng)然氣溫的升高並非太陽(yáng)直接曬熱的，而是太陽(yáng)以短波輻射先將地表加熱，然后地表再以長(zhǎng)波輻射的形式把熱量傳遞給大氣，這好像茶壺?zé)腔鹣劝褖氐谉裏?，壺底再把熱量傳給水，所以下墊面才是大氣的熱原。地球上氣候和天氣的變化有很多因素，事物有主要矛盾和次要矛盾，影響地球氣候和天氣的主要因素是太陽(yáng)高度角。其他如大氣環(huán)流，海陸分布，人類(lèi)活動(dòng)……。</p><p class="ql-block"> 撰文：重慶十中地理教師，馬昭愷</p><p class="ql-block"> 制圖：重慶十中地理教師，馬昭愷</p>