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现在的地球与太阳平均距离为149597870km(千米),最近时(近日点)为147098074 km,最远时(远日点)达到152097701 km。人们把地球与太阳的平均距离定义为一个天文单位。
从地球公转过程中与太阳距离变化来看,距离太阳最远时是距离最近时的1.034倍,也就是相差3.4%。
但是地球气温与这点距离变化似乎关系不大
每年的6月23、24日是地球公转位置的远日点附近,是地球北半球(我们和美国都处于北半球)的夏至,正是夏天最热的时候;每年的12月23、24日是地球公转位置的近日点附近,又正好是北半球的冬至日,是北半球冬天最冷的时候。当然,南半球正好相反。
从这个规律可以看出,地球气温与距离太阳远近似乎没有什么正比关系,至少与3%左右的远近根本没有什么关系,在北半球还正好相反。那么地球温度与什么有关呢?这个正好相反是什么原因呢?原来是与太阳直射或斜射的角度有直接的关系。
由于地球自转轴并非与黄道垂直,而是形成了一个66.34度的夹角,这样地球赤道与黄道就形成一个23.26度的夹角,每年地球这样歪着脖子围绕着太阳转一圈,太阳直射的位置就会围绕着赤道两边移动,移动到南纬23.6度就开始向北回归,因此叫南回归线;移动到北纬23.6度又开始向南回归,因此这里就叫北回归线。
这就是地球所谓的南北回归线,太阳直射就在这样一个范围来回移动,移到了哪里,那里就是当年最热的时候。为什么太阳直射温度就高,斜射温度就低呢?这是因为太阳辐射到地球的能量是既定的,同等能量直射的面积就小一些,能量就更集中;而斜射则把同等的能量辐射给了更大面积,因此单位面积得到的能量就更少。
这样,太阳直射到那里,那里就是夏天,反之就是冬天,而在直射和斜射的中间地带,就是春秋两季。这就是地球存在一年四季的原因,还有我们感受到早晚比中午更清凉也是这个原因。
那么,如果地球距离太阳近了10%会怎样呢?
虽然太阳远近相差3%似乎没有什么大的影响,但距离增加10%会不会有影响呢?我们来分析一下。
太阳每秒钟辐射总能量约为3.78*10^26J(焦耳),地球在现在轨道能接收到太阳总辐射能量的22亿分之一,相当于每秒钟1.7*10^17J。这个能量相当于1000万座三峡大坝发电总量,或地球表面每平方米接收到1368w/s(瓦/秒)的能量。
那么如果地球靠近太阳10%的距离,这个能量是多少呢?靠近太阳,就说明地球承接太阳能量面积比就大了,简单计算我们可得出,接收到的阳光能量就是太阳总辐射量约18亿分之一,这样每秒钟得到的能量就是2.1*10^17J,比现在接收的能量提升了23.5%。这样,这个能量就相当于1235座三峡大坝发电总量,或每平方米接收1689.5w/s的能量。
地球气温的变化与太阳辐射量关系密切而直接,这一点我们平常都能够感受到,比如早晚气温就偏低,中午气温就高一些;阴天气气温就偏低,晴天气温就要高一些等等。因此太阳能量增强了23.5%,这是个不得了的数据。
地球气温除了与太阳辐射有直接关联,还与反射率和温室效应等有密切关系,但我们忽略这些关系来看,根据太阳对地球增加的辐射量,地球气温按比例增加,也要在现在平局气温15℃的基础上,增加3.53℃。
别小看这3度,却是地球生态的生死线
科学研究认为,地球平均温度每上升1度,都会给地球气候系统带来极大的影响,形成巨大的灾害。而3度是个阈值,也就是一个临界点,到了这个临界点,地球气温自控系统就会崩溃,无法预测和控制的全球性极端毁灭性气候就会来临,人类就会面临灭绝的境地。
全世界科学家们已经两次联名给人类发出公开信,就是警告全球气温上升可能带来的毁灭性灾害,全世界近200个国家签署的巴黎协定,核心问题就是通过节能安排和碳中和措施,争取本世纪末将地球气温上升控制在2℃以内。
这一点,我在过去文章中多次说过,这里就不展开说了。
总之,地球若靠近太阳10%的距离,就是地球生态的末日。但实际上,地球现在并没有靠近的趋势,而是有逐渐远离的趋势。现在每年地球要远离太阳1.5厘米,这个离开速度是比较慢的,1亿年也就离开1500公里,这点距离相对于太阳1.5亿公里距离来说,完全可以忽略不计,因为远远小于地球近日点和远日点的差距。
所以,所谓地球靠近太阳10%距离这个假设是不可能发生的,至少在目前没有这个迹象,因此完全无需多虑。倒是目前地球不断提升的温室效应不可小觑,如不及时加以遏制和改善,本世纪末将给人类带来巨大灾难。
就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。
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