第二节 行星因素对自然地理环境的影响

这里所讲的行星因素，是指作为太阳系中九大行星之一的地球，其形状和大小、自转和公转等行星特性。这些特性对自然地理环境的发展变化有着直接的影响。

一、地球形状和大小的影响

严格地说，地球形状不是正球体，但为了研究问题的方便，我们可以把地球当作正球体看待。

地球的形状具有十分重要的地理意义。因为太阳与地球的平均距离远达14 960 万公里，所以可把照射到地球上的太阳光线视为平行光线。如果地球

是个平面，则太阳高度处处相等（图 3.3）。但由于地球为一球体，当平行光线照射到地球表面时，在同一时刻不同地点将具有不同的太阳高度（图3.4）。太阳光线与地球自转轴的相对关系，决定了太阳高度有规律地从南北纬 23°26＇向两极减少。因此，太阳辐射使地球增温的程度也按同样的方向由低纬向高纬降低，从而造成地球上热量的带状分布和所有与热量状况有关的自然现象也具有纬向地带性分布特征。所以，纬向地带性的基本成因，可以归结到地球形状的影响上。同时，也与太阳辐射的季节变化有关。

相对于地表单位物体，地球是个巨大的球体，它的体积达 10830 亿立方公里，平均密度 5.522 克/立方厘米，质量 5.976×1021 吨。巨大的体积和质量，使地球具有足够的引力吸留周围的气体，保持着一个具有一定质量和厚度的大气圈。大气圈层的存在，改变了到达地表的太阳辐射，保存了地表的水分，并通过气流调节着地表热量和水分的分布状况，保护着生物有机体免受紫外线的有害影响。如果没有大气圈的存在，也就不可能存在生命和出现人类，地球的外貌将同死寂荒凉的月球相似。

此外，由于地球是一个不透明的圆球体，当它受到来自一个光源的照射时，就必然分为昼半球和夜半球两部分，从而产生昼夜现象。

二、地球自转的影响

地球自转的重要地理意义表现为如下几个方面：

1. 产生昼夜交替现象，从而引起自然地理环境的昼夜节律性变化。由于地球自转的速度想当快，白天和黑夜的时间都不太长，因而地表空气的增温和冷却都有一定的限度，不致于过度炎热或过度寒冷而引起生物的死亡。如果地球只有公转而没有自转，那么昼夜更替的周期将不会是一日而是一年，也就是说，半年为白昼半年为黑夜。在这种情况下，与地表热量平衡相联系的一切过程，包括气压、气流、蒸发、凝结以及有机界状况，都将发生与现在全然不同的变化。

2. 地球绕地轴自转这一事实是确定地理坐标的基础。首先，自转轴决定了北极和南极，它们是固定的基准点，由此而引出经线。其次因为地表任何一点（极点除外）都随着地球旋转而运动，它的运动轨迹构成为纬圈。因此，我们可以建立确定地表水平位置和方向的地理坐标系统。而把地理坐标和昼夜更替联系起来，就成为划分时区的依据。总之，地球自转使自然地理环境中空间和时间的确定成为可能。

3. 由于地球自转的结果，所有在北半球作水平运动的物体都要发生向右偏转的效应，在南半球情况相反。这种因地球自转而使运动物体偏离原方向的力叫科里奥利力，也叫地转偏向力。科里奥利力可用下式表示：

D＝ 2vwsinψ 式中：速度；ψ为运动物体所处纬度。

科里奥利力只影响运动物体的方向，而不影响其速率。它对气团、洋流、流水的运动方向和其他许多自然地理现象有着明显的影响。例如，北半球河流多有冲刷右岩的倾向，结果右岸陡峻，左岸和缓，形成不对称的谷坡。

1. 由于地球的自转，使潮汐变为绕地球传播的潮汐波。如前所述，潮汐波传播的方向与地球自转方向相反，并对地球自转起着阻碍作用，致使昼夜逐渐变长。最近两千年来，每百年一昼夜大约增加 0.0016—0.0024 秒。这

个数值尽管极微，它的累积效应却不可忽视。根据对古珊瑚化石日纹的研究， 人们发现五六亿年前，地球每昼夜只有 21 小时。

1. 地球自转速度的变化是造成地质时期地壳运动、海陆变迁、气候变化和生物进化的原因之一。

地球自转变化的总趋势是从快到慢，但是这种变化是不规则的，这是由于地球本身的原因所致。按照地质力学的观点，引起地球自转速度变化的原因主要是在于地球内部物质的运动和变化。根据角动量守恒定律，重力促使密度较大的物质不断向地球内部集中，使地球的质量半径变小，从而引起地球自转加快；而地球自转加快，必然导致离心力增大，这样又使地球深处的物质向地表扩散，地球质量半径渐渐变大，从而使地球自转速度又自动减慢。所以，地球自转变快中包含着放慢的因素，变慢时又孕育着加快的趋势。地球正是这样由快到慢，又由慢到快地变化着。地球自转速度的变化导致了一系列复杂的地理后果：

第一，当地球自转加快时，海水从两极涌向赤道，大陆面积扩大，使全球气候由温暖潮湿转向干燥寒冷。自转减速时，海水从赤道向两极运动，则出现与上述相反的情况。

第二，由于地球自转加快，导致惯性离心力和惯性力的增大，便产生了自两极向赤道的经向水平力和自东（西）而西（东）的纬向水平力，使地壳表面形成了纬向构造带和经向构造带。

第三，地球自转速度变化引起海陆沧桑巨变，从而促使生物界从低级到高级的跃进。古生代以来，地球的自转速度有三个时期变化较大。一次在早、晚古生代之间，一次在古、中生代之间，一次在中、新生代之间。每一次变化都恰巧对应一次剧烈的地壳运动、大规模的海陆变迁以及自然界的进化。例如，第一次运动后，引起植物界一次重大跃进，并出现了鱼类和两栖类； 第二次运动后，于中生代出现了巨大的爬行动物和裸子植物；第三次运动后， 在新生代，被子植物代替了裸子植物，哺乳动物开始繁衍并且出现了人类。

1. 地球所具有的两极稍平，赤道凸出的椭球体形状，也是由于地球自转所产生的惯性离心力的水平分力长期作用的结果。

2. 地球自转速度变化使地球转动能发生变化。这是因为：地球转动能

=地球质量×地球自转速度 2×地球半径×π。可见，地球自转速度的微小变化，经过平方自乘，并乘以巨大的地球质量后，就可导致地球转动能的巨大变化。而地球自转运动和地球大气圈、海洋、岩石圈的运动关系相当密切， 且决定着大气环流、洋流和板块运动的整体和局部变化。假如地球自转速度变化一年中超过 5 秒，地球上就会出现强烈地震、特大海啸和严重天气异常现象。

三、地球公转的影响

地球围绕太阳公转对自然地理环境的影响也是多方面的。主要表现为如下几点：

1. 因为地球公转的轨道与地球赤道平面具有一定的交角（黄赤交角），使地球上太阳直射点的位置发生周期性的变化，引起了晨昏线在地球表面上位置的改变，从而产生昼夜长短的变化和春夏秋冬的季节更替，并使得自然地理环境中许多现象和过程都以年为周期而变化。

2. 根据地球公转过程中昼夜长短和正午太阳高度的变化及其分布，人们可以在地球表面划出一些具有典型意义的纬线（回归线和极圈）。这些特殊的纬线是划分自然地带的基础，也就是说，地球公转的效应涉及到自然地带的性质及分布。

3. 黄赤交角并不是一成不变的。由于行星摄动的结果，黄赤交角也是在周期性地、极为缓慢地变化着。其变化范围在 20.8—24 度之间，变化周期

为 41 000 年。黄赤交角的大小，直接影响到太阳辐射量沿纬度的分布，若黄赤交角减少 1°时，太阳辐射量在赤道区域就增加 0.35％，在两极区域则减少 4.02％。当黄赤交角增大时，其效应相反。此外，由于黄赤交角的变化引起回归线和极圈在地球表面上的移动，也就改变了不同类型热量带的范围。

1. 地球公转的轨道是一个椭圆，太阳位于这个椭圆的一个焦点上。根据开普勒的行星运动定律可知，地球在近日点附近公转的速度较快，在远日点公转速度则较慢。结果使得天文四季不等长：

春季：春分—夏至 92 天

夏季：夏至—秋分 94 天

秋季：秋分—冬至 90 天

冬季：冬至—春分 89 天

1. 地球轨道偏心率的大小，决定着地球轨道的形状。由于太阳系的其他行星对地球的摄动，使地球轨道偏心率发生周期性的变化，变化的范围在0·000—0·061 之间，周期约为 96 600 年。当偏心率为 0 时，地球轨道是个圆；当偏心率变大时，地球轨道成椭圆；且随偏心率的增大，椭圆越扁。地球轨道偏心率的变化，一方面使地球在一年内接受到的太阳日辐射量随之改变；另一方面又使地球在近日点和远日点获得辐射量的差异也发生变化。目前地球轨道的偏心率为 0.016，地球在近日点接受的太阳辐射量比远日点多 7％。如果偏心率为 0.061 时，这个差值可达 30％。