如果黃赤交角發生大幅變化,會對氣候產生什麼樣的影響?

黃赤交角現在是23度26分21秒,如果這個角度大幅改變,熱、溫、寒帶會發生怎樣的變化?


在這個問題下,一定會有人強調這套概念:

熱帶=有陽光直射=南北回歸線之間,寒帶=有極晝極夜=南北極圈內,溫帶=回歸線與極圈之間。

然後說,黃赤交角變大,回歸線緯度變大,極圈緯度變小,熱寒帶範圍變大,溫帶範圍變小……
顯然這是照本宣科的答案,這種答案應該出現在XX知道,XX校考模擬,而不是知乎。

真實的情況是,如果黃赤交角大幅變化,那麼五帶的劃分就不會再以南北回歸線/南北極圈作為標準了。
(預警,本文後半部分有大腦洞)

首先,我們要明確一下五帶劃分的本質,到底是按氣溫劃分的,還是按幾何劃分的。
從熱/溫/寒這三個字來看,顯然應該是按氣溫來劃分的,但目前對地球三帶(五帶)的定義是按幾何標準,這其實是一種湊巧。因為這個幾何標準恰好把緯度分成了大致1:2:1的三份,看起來非常和諧,於是就這麼用了。

實際上,氣候變化是連續的,無論是否考慮地貌,都是如此。從0度到90度,地表受到陽光輻射的平均能量,是漸變的而非突變的。其實,你用30度、60度來劃分三帶,也沒有任何不妥,無非就是把一個連續的東西劃成三段,怎麼劃都成。

當然,你可以強調,在南北回歸線之間的地區,有機會被陽光直射,而回歸線之外沒有這個機會。是的,存在這個區別,但它卻並不重要(除非直射時能量暴增N多倍)。——北緯23.4度的地方並不會因為多了片刻陽光直射的機會,就比23.5度的地方有重大氣候區別。
從23.4度到23.5度的氣候差異,與從23.5度到23.6度的氣候差異,是差不多的,前者並不會因為「跨代」而更顯著。
同理,剛好處於極圈內的地區,並不會因為多出的一次極夜,就比剛好處於極圈外的地區冷許多。

如果黃赤交角變大,那麼幾何意義上的「熱帶」、「寒帶」範圍會擴大,而「溫帶」範圍會縮小,如果交角到了45度,那麼熱帶和寒帶就疊到一起了,直射區跨一步就到了極夜區,沒有所謂「溫帶」的過渡。
但是,這並沒有導致炎熱地區真實地變大,相反,它會使得熱帶「熱」的特徵沒那麼明顯了,寒帶同理。也就是說,不同緯度之間的平均氣溫反而會更加接近了。
真實的情況是,如果黃赤交角變大了,那麼五帶的劃分就不會再以回歸線/極圈作為標準了。

黃赤交角的變化,產生真正重大影響的,不是五帶的劃分,而是季節的變化。

——————————————下面是腦洞大開的時候————————————
1.如果地球像木星那樣「站著轉」,也就是黃赤交角為0,那麼就完全沒有季節之分了,因為你每一天都和春分是一樣的,你在新地球上看太陽,每一天都和舊地球的3月21號是一樣的,「四季如春」。
如果按現在對熱、溫、寒帶的劃分標準(幾何標準),那麼地球上便沒有熱帶了,因為兩條回歸線已經貼到了一起,也沒有寒帶了,因為兩極圈已經縮成了兩個極點——全是溫帶。
但這並不意味著就沒有緯度差異了,即使每天都是春分,赤道上的春分顯然也是比極地的春分要熱得多,並且由於太陽直射點不再來回擺動,赤道與極地的氣溫差異會變得比現在更大。
所以,事實上的熱、溫、寒帶依然存在,並且差異會更加明顯。


2.如果地球像天王星那樣「躺著滾」,也就是黃赤交角達到90度,那麼季節差異會達到最極端的程度,太陽在天球上的擺幅度兩回歸線擴展到了兩個天極,太陽在天空中的運動軌跡是從天北極和天南極之間來回振蕩的。
具體會產生什麼現象呢?以北京為例(北緯40度):
——————————————下面是更大更high的腦洞————————————
3月21號那天,和舊地球上是一樣的,一模一樣。
但是隨後,太陽會不斷向北移,高度一天比一天高。
5月1號的正午,你會看到太陽直射在頭頂上,不過當天晚上——你會發現已經沒有晚上了。
5月11號之後,太陽再也不會落下去,而是圍繞北極星開始劃圈——極晝正式開始。
接下來的時間你一直在暴晒之中。
6月22日前後,太陽一直掛在北極星的位置,幾乎沒有動。
8月2號,你終於再一次迎來了日落。
8月12號,你終於再一次看到了星星。
9月23號,你終於等來了熟悉的地球模式,這一天和舊地球也是一模一樣的。
但是隨後,太陽會不斷向南移,日出越來越晚,日落越來越早。
11月12號,你在南方的黎明中並沒有等來日出,從黎明直接又回到了黑夜。
11月20號,連黎明都不會再出現了——真正的極夜來臨。
接下來的時間你再也沒見到過太陽,一直被寒冷和黑暗所籠罩。
2月1號,你終於再一次迎來了南方的魚肚白——也許春節會被定義在這一天。
2月10號,你終於看到了太陽——從南方地平線上一閃而過。
然後太陽逐漸北移,直至3月21號,重新來過。

而兩極更可怕,夏至前後的長時間直射,恐怕會烤乾一切。那時人類的宜居地帶,恐怕只剩下赤道附近了。


首先說一下黃赤交角的變化原因。
由於引力作用和地球內部物質變動,地球的兩極位置和黃赤交角理論上是不停的變化的。
長周期的黃赤交角變化叫做歲差,短期內的變化叫做章動,這兩者的動力是外部天體的萬有引力。地球兩極的位置變動叫做極移,是由於地球內部物質分布變化導致的。
但是以上三種形式的變化不會造成很大的影響,造成黃赤交角巨大變動的原因,也許外來星體的撞擊算是一個。
黃赤交角的變動當然會影響氣候帶的分布,地球的黃赤交角非常湊巧,保證了寒溫熱三帶同時存在,並且適合生命發展的溫帶占很大面積。如果黃赤交角為零度,就像是現在的金星,向陽一側任何一點都是太陽直射,所以只有熱帶;若黃赤交角為九十度,就像天王星,一個半球一直為熱帶,一直向陽,而另一面就永遠沒有陽光照射了。


就從您的問題補充說明開始說吧,這是高一的一道題。
黃赤交角變大,回歸線度數變大,即熱帶範圍變大。因回歸線度數和極圈度數互余,則當回歸線度數變大,極圈度數,極圈度數變小,寒帶範圍變大。熱帶範圍變大,寒帶範圍變大,溫帶範圍變小。


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