四季更替，地球火星各不同

◆本刊綜合

地球的四季更替

春雨、夏花、秋葉、冬雪，一年四季的更迭給地球上的萬(wàn)事萬(wàn)物帶來(lái)了靈動(dòng)和改變，四季各異的風(fēng)景也讓我們感嘆大自然的神奇。人們通常將四季分為春、夏、秋、冬，但在天文學(xué)中，季節(jié)的劃分是以地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)所處軌道的位置來(lái)確定的。

地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道長(zhǎng)約9.4億千米，速度為每秒30千米，公轉(zhuǎn)全程所需要的時(shí)間約為365天5時(shí)48分46秒，也就是一年。公轉(zhuǎn)軌道為橢圓形，其長(zhǎng)直徑和短直徑相差無(wú)幾，近似正圓。太陽(yáng)處于這個(gè)橢圓軌道的焦點(diǎn)上，由于焦點(diǎn)并非橢圓軌道的中心，因此地球離太陽(yáng)的距離時(shí)近時(shí)遠(yuǎn)。

四季的變化雖與地球公轉(zhuǎn)有關(guān)，但決定性的條件是地球需要在有黃赤交角存在的前提下繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。正因?yàn)辄S赤交角的存在，太陽(yáng)直射點(diǎn)在23°26’S至23°26’N間往返移動(dòng)，地表獲得的熱量隨時(shí)間和空間而變化。

以北半球?yàn)槔?，夏至日前后一段時(shí)間，太陽(yáng)直射在23°26’N，這是太陽(yáng)光線(xiàn)能夠垂直照射的最北端，此時(shí)地面獲得的太陽(yáng)光熱較多，形成夏季。冬至日前后一段時(shí)間，太陽(yáng)直射在23°26’S，這是太陽(yáng)光線(xiàn)能夠垂直照射的最南端，此時(shí)地面獲得的太陽(yáng)光熱較少，形成冬季。春分日和秋分日前后一段時(shí)間，地面獲得的太陽(yáng)光熱比夏季少，比冬季多，分別形成春季和秋季，南半球反之。

地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道形狀與地球自轉(zhuǎn)的平面存在夾角。當(dāng)?shù)厍蛱幵诠D(zhuǎn)軌道上的不同位置時(shí)，各個(gè)地方受到太陽(yáng)光照不同，接收的太陽(yáng)熱量也不同，這樣就形成地球上季節(jié)的更替和溫度的變化。

火星的四季更替

火星是八大行星中平均溫度與地球最接近的星球?；鹦堑闹睆诫m只有地球的一半，體積約為地球的15%，質(zhì)量約為地球的11%，但火星的自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)37分，與地球的自轉(zhuǎn)周期極為相近。因此，火星上依舊可以觀(guān)察到太陽(yáng)的東升西落，存在晝夜變化，同時(shí)也存在著四季的更替。

然而，火星的四季與地球的四季大不一樣?；鹦堑囊荒辏椿鹦枪D(zhuǎn)一周）約為地球上的687天，意味著火星上的每個(gè)季節(jié)相當(dāng)于地球上的6個(gè)月，約為172天。火星上黃赤交角的度數(shù)約為24°，這與地球上黃赤交角的度數(shù)接近，因此黃赤交角的存在也是火星上形成四季變化的關(guān)鍵?；鹦堑拇髿鈱虞^稀薄，大氣中大部分為二氧化碳，僅有少量的水蒸氣，極大的晝夜溫差導(dǎo)致火星的氣候變化大。

圖2 “祝融號(hào)”火星車(chē)目前正處于火星太陽(yáng)光照高度角下降、光照時(shí)長(zhǎng)縮短的冬季 （圖/國(guó)家航天局）

火星南北兩極存在的白色極冠是火星季節(jié)變化的風(fēng)向標(biāo)：當(dāng)火星一個(gè)半球上的春季過(guò)去時(shí)，白色的極冠就會(huì)逐漸減縮，半球上暗黑地方的顏色呈綠色；當(dāng)夏季過(guò)去，半球上暗黑地方的顏色會(huì)逐漸變?yōu)楹稚?/p>

人們?cè)J(rèn)為，這是由于火星上植物的繁茂與衰敗造成的。事實(shí)上，火星兩極覆蓋的白色物質(zhì)表面為干冰，底部為冰水。