地球四季的形成主要归因于地球自转轴的倾斜(黄赤交角)与公转轨道的结合,具体机制如下:
黄赤交角的存在
地球自转轴与公转轨道面(黄道面)存在约23.5°的倾斜角。这一倾斜导致太阳直射点在南北回归线(23.5°N/S)之间周期性移动,形成太阳直射点的周年变化。
太阳直射点的移动
夏至(6月22日左右) :太阳直射北回归线,北半球白昼最长、气温最高,进入夏季;南半球则相反,为冬季。
冬至(12月22日左右) :太阳直射南回归线,北半球白昼最短、气温最低,进入冬季;南半球为夏季。
春分(3月21日左右)和秋分(9月23日左右) :太阳直射赤道,全球昼夜等长,气候适中。
昼夜长短与正午太阳高度变化
地球公转过程中,因自转轴倾斜,不同半球在不同时间接收太阳光的角度和时间不同,导致昼夜长短和正午太阳高度变化。例如,北半球夏季时正午太阳高度接近垂直,单位面积接收热量是冬季的3倍。
季节更替的成因
太阳直射点的移动直接影响了各地区接收的太阳辐射量,从而形成四季更替。这种能量分配差异是四季形成的根本原因。
总结 :地球四季的周期性变化是由地球自转轴倾斜23.5°与公转轨道共同作用的结果,太阳直射点的移动导致昼夜长短、正午太阳高度及热量分布的季节性差异。