地球轨道因素的改变 地球的轨道会发生变化吗
导语:地球的轨道是由多种因素影响的,包括太阳引力、其他行星的影响、甚至宇宙中的微小天体。这些因素的微小变化可能会导致地球轨道发生微妙的改变。例如,太阳引力会对地球产生牵引力,维持地球围绕太阳的椭圆轨道,下面就去看看地球轨道因素的改变和地球的轨道会发生变化吗?
地球轨道因素的改变
地球
地球在自己的公转轨道上,接受太阳辐射能。而地球公转轨道的三个因素:偏心率、地轴倾角和点的位置都以一定的周期变动着,这就导致地球上所受到的天文辐射发生变动,引起气候变迁。
地球轨道偏心率的变化
由第六章所述,到达地球表面单位面积上的天文辐射强度是与日地距离(b)的平方成反比的,地球绕太阳公转轨道是一个椭圆形,现在这个椭圆形的偏心率(e)约为0.016.目前北半球冬季位于近日点附近,因此北半球冬半年比较短(从秋分至春分,比夏半年短7.5日),但偏心率是在0.00—0.06之间变动的,其周期约为96000年。以目前情况而论,地球在近日点时所获得的天文辐射量(不考虑其它条件的影响)较现在远日点的辐射量约大1/15.当偏心率e值为极大时,则此差异就成为1/3.如果冬季在远日点,夏季在近日点,则冬季长而冷,夏季热而短,使一年之内冷热差异非常大。这种变化情况在南北半球是相反的。
地轴倾斜度的变化
地轴倾斜(即赤道面与黄道面的夹角,又称黄赤交角)是产生四季的原因。由于地球轨道平面在空间有变动,所以地轴对于这个平面的倾斜度(ε)也在变动。现在地轴倾斜度是23.44°,最大时可达24.24°,最小时为22.1°,变动周期约40000年。这个变动使得夏季太阳直射达到的极限纬度(北回归线)和冬季极夜达到的极限纬度(北极圈)发生变动。
当倾斜度增加时,高纬度的年辐射量要增加,赤道地区的年辐射量会减少。例如当地轴倾斜度增大1°时,在极地年辐射量增加4.02%,而在赤道却减少0.35%。可见地轴倾斜度的变化对气候的影响在高纬度比低纬度大得多。倾斜度愈大,地球冬夏接受的太阳辐射量差值就愈大,特别是在高纬度地区必然是冬寒夏热,气温年较差增大;相反,当倾斜度小时,则冬暖夏凉,气温年较差减小。夏凉最有利于冰川的发展。
地球
春分点的移动
春分点沿黄道向西缓慢移动,大约每21000年,春分点绕地球轨道一周。春分点位置变动的结果,引起四季开始时间的移动和近日点与远日点的变化。地球近日点所在季节的变化,每70年推迟1天。大约在1万年前,北半球在冬季是处于远日点的位置(现在是近日点),那时北半球冬季比现在要更冷,南半球则相反。
上面三个轨道要素的不同周期的变化,是同时对气候发生影响的。米兰柯维奇(M.M.Lankovitch)曾综合这三者的作用计算出65°N纬度上夏季太阳辐射量在60万年内的变化,并用相对纬度来表示。例如,23万年前在65°N上的太阳辐射量和现在77°N上的一样,而在13万年前又和现在59°N上的一样。他认为当夏季温度降低约4—5℃,冬季反而略有升高的年份,冬天降雪较多,而到夏天雪还未来得及融化时,冬天又接着到来,这样反复进行,就会形成冰期。他还绘制成65°N纬度上夏季辐射量在60万年内的变化(用相对纬度表示),并在图上标出第四纪冰期中历次亚冰期出现的时期。近人按米兰柯维奇的思路,利用大型电子计算机重新计算在距今一百万年以前至一百万年以后65°N的相对纬度,图中相对纬度在68°N以上时涂黑,表示冰期,并标出过去定出的冰期。其计算结果大体上对过去第四纪中几个著名的冰期均有明显的反映。
今后100万年由于太阳辐射量的变化还将出现的多次亚冰期和亚间冰期。气候变化受多种因子的制约,这仅是因地球轨道因素改变而引起的太阳辐射量变化的一个值得参考的因子。
地球的轨道会变化吗
地球的轨道实际上是在不断变化的,但它的变化是非常缓慢和周期性的。这是由于多种因素的综合作用所引起的。
地球与其他行星以及月球的引力相互作用,会对其轨道产生微小的扰动。例如,大型行星如木星和土星的引力会对地球的轨道产生引力摄动,从而导致地球轨道的稍许变化。
的轨道也会因为地球自身的形变而发生变化。例如,地球的形状会因为震荡等自转相关的现象而发生变化,从而导致其轨道的偏心率和轴向倾角发生变化。
还有一个因素是“万有引力”,这是因为太阳和其他天体都会对地球施加引力,这种引力是与距离的平方成反比的。随着地球的公转周期而增大和减小,其轨道也会发生变化。特别是,亚周期性的因素如月球和太阳的引力潮汐也会对地球的轨道产生影响。
这些因素都会影响地球的轨道,在长时间尺度上不断地发生微小的变化,但在短时间尺度上,这种变化是极其缓慢和微小的,不会影响到我们日常生活。