◆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事萬物帶來了靈動和改變，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公轉(zhuǎn)時所處軌道的位置來確定的。

地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道長約9.4億千米，速度為每秒30千米，公轉(zhuǎn)全程所需要的時間約為365天5時48分46秒，也就是一年。公轉(zhuǎn)軌道為橢圓形，其長直徑和短直徑相差無幾，近似正圓。太陽處于這個橢圓軌道的焦點上，由于焦點并非橢圓軌道的中心，因此地球離太陽的距離時近時遠。

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旋轉(zhuǎn)。正因為黃赤交角的存在，太陽直射點在23°26’S至23°26’N間往返移動，地表獲得的熱量隨時間和空間而變化。

以北半球為例，夏至日前后一段時間，太陽直射在23°26’N，這是太陽光線能夠垂直照射的最北端，此時地面獲得的太陽光熱較多，形成夏季。冬至日前后一段時間，太陽直射在23°26’S，這是太陽光線能夠垂直照射的最南端，此時地面獲得的太陽光熱較少，形成冬季。春分日和秋分日前后一段時間，地面獲得的太陽光熱比夏季少，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，各個地方受到太陽光照不同，接收的太陽熱量也不同，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，火星上依舊可以觀察到太陽的東升西落，存在晝夜變化，同時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。火星的一年（即火星公轉(zhuǎn)一周）約為地球上的687天，意味著火星上的每個季節(jié)相當(dāng)于地球上的6個月，約為172天?；鹦巧宵S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。火星的大氣層較稀薄，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”火星車目前正處于火星太陽光照高度角下降、光照時長縮短的冬季 （圖/國家航天局）

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)火星一個半球上的春季過去時，白色的極冠就會逐漸減縮，半球上暗黑地方的顏色呈綠色；當(dāng)夏季過去，半球上暗黑地方的顏色會逐漸變?yōu)楹稚?/p>

人們曾認為，這是由于火星上植物的繁茂與衰敗造成的。事實上，火星兩極覆蓋的白色物質(zhì)表面為干冰，底部為冰水。