黃赤交角及鐘擺理論

黃赤交角的變化對(duì)全球氣候的影響及鐘擺理論米蘭科維奇理論即是從全球尺度上研究日射量與地球氣候之間關(guān)系的天文理論。該理論認(rèn)為，北半球高緯夏季太陽(yáng)輻射變化（地球軌道偏心率、黃赤交角及歲差等三要素變化引起的夏季日射量變化）是驅(qū)動(dòng)第四紀(jì)冰期旋回的主因。這個(gè)理論的核心是單一敏感區(qū)的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，即北半球高緯氣候變化信號(hào)被放大、傳輸進(jìn)而影響全球。米氏理論的起點(diǎn)是天文因素變化導(dǎo)致的地球軌道三要素（偏心率、地軸傾斜度、歲差）的周期性變化。地球軌道變化進(jìn)一步引起地球大氣圈頂部太陽(yáng)輻射緯度配置和季節(jié)配置的周期性變化，從而驅(qū)動(dòng)氣候波動(dòng)。但必須指出，如果將一年內(nèi)大氣圈頂部接受的太陽(yáng)輻射沿不同緯度及不同季節(jié)加和的話(huà)，則不管軌道要素如何變化，其總量總是基本不變的，而變化的只是其緯度分配和季節(jié)分配。這就面臨一個(gè)核心問(wèn)題：地球軌道怎樣的配置才有利冰期氣候的出現(xiàn)？對(duì)此，米蘭科維奇的回答是，當(dāng)?shù)剌S傾斜度減小，北半球夏季地球處在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)有利于冰期氣候的出現(xiàn)?？梢钥闯?，這樣的軌道要素配置將導(dǎo)致北半球高緯區(qū)夏季太陽(yáng)輻射量的減小。因此，米氏理論可以概括為：65°N附近夏季太陽(yáng)輻射變化是驅(qū)動(dòng)第四紀(jì)冰期旋回的主因。從氣候變化的角度看可以發(fā)現(xiàn)地球氣候變化的基本特點(diǎn)是：冷暖、干濕時(shí)期交替出現(xiàn)。根據(jù)研究，氣候存在著10?108年的不同時(shí)間的尺度變化，現(xiàn)在為科學(xué)界所公認(rèn)的變化有：1、 大冰期氣候與大間冰期氣候；時(shí)間尺度約為100?1000百萬(wàn)年；2、 亞冰期氣候與亞間冰期氣候：時(shí)間尺度約為10萬(wàn)年；3、 副冰期氣候與副間冰期氣候；時(shí)間尺度約為10000?1000年；4、 寒冷期（或小冰期）與溫暖期（或小間冰期氣候）：時(shí)間尺度為100?1000年;5、 世紀(jì)和世紀(jì)以?xún)?nèi)氣候變化：時(shí)間尺度為1?100年。本文主要介紹黃赤交角的變化對(duì)氣候的影響，另外論述下本人大膽假設(shè)的鐘擺理論峰飴［埠域就H航5Jt衣責(zé)尚黃赤交角概念峰飴［埠域就H航5Jt衣責(zé)尚地球的自轉(zhuǎn)軸與其公轉(zhuǎn)的軌道面成66°34'的傾斜。地球的自轉(zhuǎn)同它公轉(zhuǎn)之間的這種關(guān)系，天文學(xué)和地理學(xué)上通常用它的余角（23°26，），即赤道面與軌道面的交角來(lái)表示；而在地心天球上，則表現(xiàn)為黃道與天赤道的交角，并被稱(chēng)為黃赤交角，又稱(chēng)"黃赤大距"。黃道與天赤道的兩個(gè)交點(diǎn)，叫白羊?qū)m（白羊座）第一點(diǎn)和天秤宮（天秤座）第一點(diǎn)，在北半球分別稱(chēng)為春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)，合稱(chēng)二分點(diǎn)。黃道上距天赤道最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，叫巨蟹宮（巨蟹座）第一點(diǎn)和摩羯宮（摩羯座）第一點(diǎn)，即北半球的夏全點(diǎn)和冬全點(diǎn)，合稱(chēng)二至點(diǎn)。二至點(diǎn)距天赤道23°26'，稱(chēng)黃赤大距，是黃角交角在地心天

球上的表現(xiàn)。 黃赤交角在天球上也表現(xiàn)為南北天極對(duì)于南北黃極的偏離。天軸垂直于赤道面，黃軸垂直于黃道面，既然黃赤交角是23°26'，那么，天極對(duì)于黃極的偏離，必然也是23°26'。大小：23°26'23°26'，基本不影響：太陽(yáng)直射點(diǎn)在南北回歸線(xiàn)之間作回歸移動(dòng)；造成了晝夜長(zhǎng)短及正午太陽(yáng)高度的周年變化；進(jìn)而產(chǎn)生了四季的更替比較地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的差異：地球自轉(zhuǎn)心地軸太陽(yáng)方向自西向東北逆南順自西向東周期太陽(yáng)日、恒星日恒星年、回歸年比較地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的差異：地球自轉(zhuǎn)心地軸太陽(yáng)方向自西向東北逆南順自西向東周期太陽(yáng)日、恒星日恒星年、回歸年由速度157h除南北兩極點(diǎn)外，各地自轉(zhuǎn)角速度相等遠(yuǎn)日點(diǎn)577d近日點(diǎn)：617d因緯度而異V=wr遠(yuǎn)日點(diǎn)：29.3km/s近日點(diǎn)：30,4km/s口五淵劃分晝夜更替、時(shí)差、水平物體偏移四季形成五審劃分地球公轉(zhuǎn)演示夏至日（6月22日前后）秋分日（9月23日前后）冬至日（12月22日前后）春分日（3月21日前后〉長(zhǎng)短在一年中作有規(guī)律的變化，產(chǎn)生了四季的更替，并影響著五帶的范圍。黃赤交角除對(duì)地球運(yùn)動(dòng)的意義產(chǎn)生影響外，還深刻影響著與其緊密聯(lián)系的其他自然地理現(xiàn)象。如：黃赤交角變化一太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)范圍變化一五帶范圍變化和氣壓帶、風(fēng)帶移動(dòng)范圍幾個(gè)角度關(guān)系:黃赤交角的大小壓帶、風(fēng)帶移動(dòng)范圍幾個(gè)角度關(guān)系:=回歸線(xiàn)緯度值=90一極圈緯度值=1/2熱帶范圍=90-地軸與黃道面夾角黃赤交角的存在，具有重要的天文和地理意義。前已述及，黃赤交角是地軸進(jìn)動(dòng)的成因之一；它還是視太陽(yáng)日長(zhǎng)度周年變化的主要原因。黃赤交角是地球上四季變化和五帶區(qū)分的根本原因。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的赤道面與地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的黃道面之間的夾角為黃赤交角。由于地球公轉(zhuǎn)時(shí)斜著身子，地軸與黃道面的夾角（66°34,）基本不變，地軸的空間指向（指向北極星附近）基本不變，故黃赤交角（目前23°26，）也基本不變。（1）黃赤交角的存在，使太陽(yáng)直射點(diǎn)到達(dá)的最北界線(xiàn)是23°26,N，即北回歸線(xiàn);最南界線(xiàn)到23°26，S，即南回歸線(xiàn)，也就是太陽(yáng)直射點(diǎn)在23°26，S?23°26,N作周年往返移動(dòng)。因此地表獲得熱量隨時(shí)間和空間發(fā)生變化。這樣的變化用晝夜長(zhǎng)短和正午太陽(yáng)高度的時(shí)間和空間變化來(lái)。假設(shè)黃赤交角變大，那么太陽(yáng)的直射點(diǎn)的位置也會(huì)相應(yīng)變動(dòng)，直射點(diǎn)會(huì)超過(guò)現(xiàn)在的最北及最南界限（23°26，），同樣極線(xiàn)（66°34，）也會(huì)向赤道靠近，因此地表獲得熱量隨時(shí)間和空間發(fā)生變化。從而使溫帶范圍縮小。既然極地范圍的擴(kuò)大，那么極晝極夜的范圍也會(huì)相應(yīng)增大。在地球上某個(gè)特定地點(diǎn)，根據(jù)太陽(yáng)的具體位置所確定的時(shí)刻，稱(chēng)為“地方時(shí)”。不同經(jīng)度的地方時(shí)是不一樣的。 而區(qū)時(shí)是以每15°經(jīng)度間隔劃分為一個(gè)時(shí)區(qū)，以每個(gè)時(shí)區(qū)中央經(jīng)線(xiàn)的地方平太陽(yáng)時(shí)為本時(shí)區(qū)的區(qū)時(shí)比如北京與天津在地理位置上相距很近，但地方時(shí)是不一樣的，北京的時(shí)間要比天津的晚。但為了方便兩地都會(huì)統(tǒng)一采用東八時(shí)區(qū)的區(qū)時(shí)即我們所說(shuō)的北京時(shí)間。地球上每15°經(jīng)度范圍作為一個(gè)時(shí)區(qū)（即太陽(yáng)1個(gè)小時(shí)內(nèi)走過(guò)的經(jīng)度）。這樣，整個(gè)地球的表面就被劃分為24個(gè)時(shí)區(qū)。各時(shí)區(qū)的“中央經(jīng)線(xiàn)”規(guī)定為0°（即“本初子午線(xiàn)”）、東西經(jīng)15°、東西經(jīng)30°、東西經(jīng)45°……直到180°經(jīng)線(xiàn)，在每條中央經(jīng)線(xiàn)東西兩側(cè)各7.5。范圍內(nèi)的所有地點(diǎn)，一律使用該中央經(jīng)線(xiàn)的地方時(shí)作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻?！皡^(qū)時(shí)系統(tǒng)”在很大程度上解決了各地時(shí)刻的混亂現(xiàn)象，使得世界上只有24種不同時(shí)刻存在，而且由于相鄰時(shí)區(qū)間的時(shí)差恰好為1個(gè)小時(shí)，這樣各不同時(shí)區(qū)間的時(shí)刻換算變得極為簡(jiǎn)單。因?yàn)闀r(shí)區(qū)的劃分使每個(gè)時(shí)區(qū)之間只相差一小時(shí)，所以時(shí)區(qū)差就等于時(shí)差了。算出中央經(jīng)線(xiàn)的作用很多，就拿時(shí)間來(lái)說(shuō)，算出中央經(jīng)線(xiàn)就可以推算出所在時(shí)區(qū)。自己推想及鐘擺理論上面提到，如果將一年內(nèi)大氣圈頂部接受的太陽(yáng)輻射沿不同緯度及不同季節(jié)加和的話(huà)，則不管軌道要素如何變化，其總量總是基本不變的，而變化的只是其緯度分配和季節(jié)分配。就是說(shuō)，不管地球的黃赤交角是變大還是變小，地球本身獲得的太陽(yáng)輻射的總量是不變的。黃赤交角變化對(duì)全球氣候的影響1.1黃赤交角變大時(shí)全球氣候變化而上面說(shuō)到，假設(shè)黃赤交角變大，那么太陽(yáng)的直射點(diǎn)的位置也會(huì)相應(yīng)變動(dòng)，直射點(diǎn)會(huì)超過(guò)現(xiàn)在的最北及最南界限（23°26，），同樣極線(xiàn)（66°34，）也會(huì)向赤道靠近，因此地表獲得熱量隨時(shí)間和空間發(fā)生變化。從而使溫帶范圍縮小。既然極地范圍的擴(kuò)大，那么極晝極夜的范圍也會(huì)相應(yīng)增大。就是說(shuō)，黃赤交角變大的話(huà)，熱帶跟寒帶的范圍將變大，而溫帶減小，這樣地球氣候會(huì)發(fā)生及其巨大的變化，首先熱帶的擴(kuò)張，將使原先溫帶靠近赤道的地方變成熱帶，初期，由于太陽(yáng)輻射量增多，導(dǎo)致溫度增高，地面水汽被大量蒸發(fā)到空中，而原先屬于熱帶的水汽還沒(méi)來(lái)得及補(bǔ)充道此地，可能引發(fā)干旱等自然災(zāi)害，但是隨著時(shí)間的推移，大量的水汽向此地集聚，此地氣候開(kāi)始演變，有的地方可能變成典型的濕熱多雨的氣候，而有些地方則可能演變成熱帶沙漠。而相反的，原先溫帶靠近極圈的地方則變成寒帶，溫帶遭到蠶食，這些地區(qū)溫度下降，而由此可能使人類(lèi)因氣候的意外變化而準(zhǔn)備不足，導(dǎo)致有些地方可能發(fā)生凍死凍傷等事件，于此同時(shí)，極地的溫度變的更低，冰山開(kāi)始加厚，人們也不用再擔(dān)心氣候變暖引起的冰川融化而引起的海平面上升的問(wèn)題了。但是根據(jù)全球能量守恒定律，經(jīng)歷過(guò)初期的震蕩后，氣候變化將趨于平穩(wěn)?？傊?，當(dāng)黃赤交角變大的時(shí)候，熱帶跟寒帶的地域開(kāi)始擴(kuò)張，而溫帶遭到蠶食，但是，于此同時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，熱的地方將不如以前熱，冷的地方也不如以前冷。1.2黃赤交角變小時(shí)全球氣候變化現(xiàn)在我們來(lái)研究當(dāng)黃赤交角變小時(shí)，地球氣候的變化。假設(shè)黃赤交角變小，那么太陽(yáng)的直射點(diǎn)的位置也會(huì)相應(yīng)變動(dòng)，直射點(diǎn)會(huì)小于現(xiàn)在的最北及最南界限（23°26,），同樣極線(xiàn)（66。34，）也會(huì)向極點(diǎn)靠近，因此地表獲得熱量隨時(shí)間和空間發(fā)生變化。從而使溫帶范圍增大。既然極地范圍的縮小，那么極晝極夜的范圍也會(huì)相應(yīng)縮小。也就是說(shuō)，當(dāng)黃赤交角變小時(shí)，熱帶跟寒帶所占區(qū)域?qū)⒒乜s變小，而溫帶將向兩邊擴(kuò)張變大。此等情況也會(huì)引起全球氣候的極大變化。首先，溫帶的變大，使人類(lèi)適宜生活的區(qū)域變大，但是季節(jié)交替帶來(lái)的變化的程度將比現(xiàn)在小很多，春夏秋冬的分界線(xiàn)將會(huì)模糊，人們很難感受到季節(jié)的變遷，當(dāng)黃赤交角為0。時(shí)，人類(lèi)甚至不會(huì)感覺(jué)到季節(jié)的變化，地球上的四季交替現(xiàn)象將消失。其次，熱帶跟寒帶縮小，也會(huì)對(duì)全球氣候產(chǎn)生巨大的影響，熱帶的減小，可能導(dǎo)致大量的熱帶動(dòng)植物因?yàn)闅鉁馗邓康臏p少而無(wú)法適應(yīng)造成死亡和大規(guī)模的遷移；而寒帶的內(nèi)縮對(duì)全球氣候的影響尤為巨大，這就牽扯到我假想的理論一一鐘擺理論。鐘擺理論當(dāng)黃赤交角變小的時(shí)候，寒帶所占區(qū)域開(kāi)始向極點(diǎn)內(nèi)縮，原先寒帶邊緣地區(qū)轉(zhuǎn)變成溫帶，溫帶隨之提高，這時(shí)候就出現(xiàn)了一個(gè)棘手的問(wèn)題，就是該區(qū)域的冰山跟積雪會(huì)隨著溫度的升高而開(kāi)始融化，這跟人類(lèi)最擔(dān)心的問(wèn)題之一，地球變暖引起的冰川融化，從而引起海平面的上升，及其類(lèi)似。筆者認(rèn)為，當(dāng)黃赤交角變小時(shí)，在初期，會(huì)造成一些地區(qū)的冰山跟積雪融化，造成海平面