气温的季节变化
地球上的天气并不完全受太阳条件所支配,还受到地球自身特点的影响。一方面,地球除了绕太阳公转 9.66 亿公里外,还以大约每小时 1,690 公里(在赤道)的速度,绕地轴作自西向东的自转。这种自转,决定了地球上的风和洋流的盛行方向,对天气的形成产生重要影响。另一方面,地球相对于它的绕日轨道平面是倾斜的,倾斜角是 23.5 度。地球的这种斜着身子旋转的特点,使日光照射到地球上任一地点的角度是有变化的,这也恰好说明了四季形成的真正原因。
有趣的是,地球上最宜人的时候并不在春分和秋分,最炎热和最寒冷的天气也不出现在夏至和冬至。这是因为太阳辐射加热地面、海洋和大气均需要时间,大气的冷却同样需要时间。这与地面附近气温的昼夜变化类似。一年时间内入射短波辐射能量,在夏至时最大,在冬至时最小;射出长波辐射能量在夏至后一个月达最大,冬至后一个月达最小。所以气温也在夏至和冬至后一个月达到最高和最低。同样,一年内入射辐射能量在春分和秋分时达到全年的平均值。射出辐射在春分和秋分后一个月达到全年的平均值,所以春分和秋分后一个月,那时的气温是全年中最宜人的。
上面所讲的射出辐射,是就陆地而言,或者说就地球上某一块大陆的中部而言。如果是海洋、岛上、沿海地区,情况就不一样了。在海上,一年中最高气温和最低气温不是出现在夏至和冬至后一个月,而是出现在夏至和冬至后两个月,即海洋上的气温以 8 月为最高,2 月为最低。其实,一天之内也有这个问题,最高气温和最低气温不是出现在下午 3 点钟和清晨,而是出现在更晚一些的时候。为什么?因为入射的太阳辐射穿透固体表面的能力, 远不如穿透水层的能力强。深度在 200 米以内的水层,水温变化直接与入射
的太阳辐射有关,只有超过 200 米深度才不明显。另一原因是,陆地的热容量远不如海洋的热容量大。