冬天日照

【博士與女神】為什麼地球比較靠近太陽反而是冬天?

【博士與女神】為什麼地球比較靠近太陽反而是冬天?

【博士與女神】為什麼地球比較靠近太陽反而是冬天?

「蛤?原來今天 1 月 5 日凌晨 00:17 是今年地球最靠近太陽的時刻欸!」女神滑著手機,脫口而出這則讓她大吃一驚的發現。

「對啊,這就是所謂的近日點,大概都在 1月 2 日到 5 日這幾天;然後遠日點會在每年的 7 月 4 日到 7 日。」博士順口回答後,轉頭對女神說:「等等,你知道地球的公轉軌道是橢圓形吧?」

女神翻了白眼:「這我當然知道!我只是很訝異為什麼現在這麼冷,反而離太陽最近?不是越靠近太陽越熱才對嗎?」

「哈哈,照理說是這樣沒錯,不過地球的近日點和遠日點其實相差不大,對氣溫的影響沒差多少。」博士看見女神露出懷疑的眼神,索性問她:「你想像的地球軌道是甚麼樣子?」

「啊不就這樣。」女神用食指在空中畫一個橢圓形

「來,你畫在紙上看看。」

女神拿過紙筆,先畫了太陽後,再畫一個橢圓形,上面塗了個圈代表地球。

博士笑笑說:「差太多了,其實是這樣才對。」他說完將紙拿過來,在橢圓旁邊畫了個正圓,圓心處畫上太陽。

「你畫的根本是圓形,哪裡是橢圓啊?」

「我畫的沒錯喔,地球的近日點離太陽大約 1 億 4710 萬公里,遠日點大約 1 億 5210 萬公里,兩者相差 500 萬公里,不到 4 %,公轉軌道其實蠻接近正圓的。」

「什麼,但課本上的圖明明就是像我畫的這樣。」女神想了一下後,不甘心地追問:「如果距離差不多,那為什麼冬天和夏天溫度差那麼多?」

「你知道地球的自轉軸並不是垂直於黃道面吧?喔,黃道面就是地球繞太陽公轉的軌道平面」

「這我也還記得。」女神指著角落的地球儀說:「所以地球儀才做成斜斜的。」

「沒錯,而地球在近日點時,自轉軸是偏向遠離太陽那邊……。」

「我知道了,」女神打斷博士,自信地說:「這時南半球傾向太陽,而北半球離太陽比較遠,所以近日點時南半球是夏天,北半球是冬天。」

「哈哈哈,不是啦。你想想看,近日點和遠日點相差 500 萬公里都影響不大了,地球半徑不過 6 千多公里,怎麼會有差?」

「那到底是為什麼?」

博士要女神跟他到地球儀旁,然後用手電筒照著地球儀說:「你看,光線直射表面時最亮,但斜照時就會分散到較大面積,單位面積所接收到的能量就變小了。現在冬天就是太陽斜射北半球。」

「斜射就會差很多嗎?」女神將手電筒拿過來照自己的手掌,感受一下有沒有不一樣。

「這用三角函數就可以算出來。冬至時,太陽照射到北回歸線的角度約 43 度,跟夏至太陽直射北回歸線比起來,接收到的能量只有 69 %。而且這還沒考慮到因為斜射,陽光行經大氣層的距離也比較長,有更多能量被大氣層反射至太空、在大氣中散射,或是被空氣中的各種粒子吸收。」

「喔,就像正午的太陽比夕陽烈很多。」

「沒錯。另外冬天的日照時間比較短也有影響。」

「這樣我就懂了。我一直以為冬天是因為地球離太陽比較遠,都要怪課本把地球軌道畫得那麼橢圓啦。」

「哈哈,其實不只你這樣先入為主。1987 年有項對哈佛大學畢業生的抽樣調查,結果隨機訪問的 23 位學生中,只有兩人正確解釋為什麼夏天比冬天熱。」

「太好了,我還以為是我特別笨呢。咦,那你又是什麼時候才知道正確答案的?」

「呃,該吃午飯了,走走,我請你吃飯吧。」

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