夏天真热!与阳光入射大气层的角度有关

文摘   2024-06-20 14:09   北京  

刚刚从图书馆走着去我们学校一食堂吃饭,差点没晒蒸发了(坐标北京雁栖湖)。

咱或许多少有点疑问,夏天和冬天的气温咋相差这么大呢。首先我们知道地球环绕太阳的轨道形状接近圆形,偏心率只有0.0167,所以由于离太阳距离变化导致的温度变化可以忽略。

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我们接下来算算,冬天和夏天照到北回归线地区的阳光穿过的大气层厚度分别是多少

假设地球半径为Re,大气层外边缘半径为Ra,北回归线纬度为β,如下建立坐标系(地球自转轴与y轴重合)

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对于照射到北回归线的阳光,因为本来夏天太阳就直射北回归线,显然夏天穿过的大气层厚度为Ra-Re。而冬天照到北回归线的阳光穿过的大气层厚度为(有兴趣可以帮我验算一下,都是初中数学)

我们知道地球大气分层,假设某一层大气的半径为Ra=k×Re,也就是地球半径的k倍(k大于等于1)。把两个距离之比d_winter/d_summer看作自变量k的函数,画个图出来

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当k→∞时,因子d_winter/d_summer→1。由图可以看出来,对于较小半径的大气,阳光在冬天穿过的大气层长度竟然比夏天穿过的长度能高出好几十倍!所以太阳光有很多能量在传播过程中被大气吸收了,冬天照到地面上的阳光剩余能量就比较低,所以感觉冷。同样的道理反过来,夏天就感觉很热。

大家暑假愉快!

本文完。

地球远征军
普通一本毕业的物理大学生,在普通一本继续读物理研究生,当个普通人的同时多多思考宇宙。记录学习物理之路上的有趣见闻,一起保持住刚学习物理时的惊喜感和好奇心,希望有生之年看到人类遨游宇宙,走向星空。
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