很多人都习惯冬去春来的四季变化,但是这样的四季是自然而来,还是经过精心设计的呢?
无论你是身处白雪茫茫的东北,还是居住在已经寒风呼啸的南方,此刻你应该相信已经入冬了。如果说刚刚送走了果实累累的金秋,那么数月后我们将会又迎来微风细雨,生机盎然的春天。这样秋去冬来的季节循环是人们再熟悉不过的了。
地球上一年四季的景色
不过,你曾否好奇为何地球上会有四季交替?它是其它星球也普遍存在的一般现象,还是地球独有的呢?它是来自所谓万古千年的自然进化的,还是出自一份精心的设计呢?本文将为你揭示为实现地球上的四季,太阳,地球,月球这三者需要何等精妙的配合!
地球的自转倾角
你摆弄过家中或教室里面的地球仪吗,如下图:
地球仪
相信不少读者在孩提时代第一次使用地球仪,都会问:“为什么地球仪中的地球是倾斜的呢?”那是因为地球在太空中的姿势就是这样的,也就是说地球的自转轴与它的轨道平面存在一个角度。
地球自转与轨道平面
地球存在一个自转偏角是实现四季的第一个必要条件。我们知道,地球绕着太阳转,公转周期为一年。在自转偏角的加持下,每年12月地球运行到近日点,此时赤道以南是夏季,而赤道以北(包括我国)是冬季,因为此刻太阳直接照射南半球,间接照射我们所在的北半球。
12月地球的位置
到了6月份情况刚好掉转过来。地球运行到远日点,此时赤道以南是冬季,赤道以北是夏季。太阳直射北半球,间接照射南半球。
6月地球的位置
而其它月份如3月和9月,太阳是同等地照射南半球和北半球,也就是春分或秋分。正是有这样接近23度的自转倾角,在公转的一个周年内地球才会产生四季交替。
3月地球的位置
也许有人问:是不是其它行星也有这样恰到好处的自转偏角呢?当然不是。比如我们的邻居水星和金星的倾角接近0度。
水星、金星和地球的自转倾角比较
如果地球的自转倾角也是这样接近零度的姿态,那么我们就不会拥有四季变化了,因为在整个公转周期,太阳在地球上光照量都是一样的,没有任何变化。
而另外一些行星就相当奇葩,其自转倾角大概有90度,比如天王星。这种自转姿态有点像是“躺”在空间中打滚。
“躺”着自转的天王星
若然地球也是这般自转姿态,那就很恐怖。这时候地球大部分地区有半年时间是朝向太阳,一直是白天,而另一半地区有半年是漫长的冰冷寒夜。
所以说,地球拥有一个23度左右的自转倾角是四季变化的首要条件。
月亮的引力锁定
那是不是有了这个自转偏角,就万事大吉呢?当然不是!
本公众号在中秋当天推出了一篇文章,给大家介绍了月球被设计的诸多证据,比如两个400倍的叠加成为日食发生的条件、月球近乎圆形的轨道让地球出现滋养沿海生物的潮汐,还有月球拥有一个金属外壳来抵挡来袭的陨石(详情参考文末扩展阅读)
但月球还有一个非常重要的作用:锁定地球的自转倾角
据科学家研究,得益于月球的超大尺寸,其引力不仅影响了地球上的潮汐变化,还把地球的自转倾角锁定在目前稳定的23度左右。
排列在太阳系中的八大行星
我们知道,太阳系中有八大行星,它们从里到外依次排列分布。它们之间引力虽然没能改变彼此的公转椭圆轨道形态,但还是有可能影响各自的自转倾角。
如果没有月球,地球的自转的偏角有可能发生如下变化。
如果没有月球引力的制衡,地球受到周边行星的引力,其自转轴发生抖动和偏移
你知道吗,地球自转轴一旦发生偏移,那么地上的动植物和人类就面临一场浩劫:不但全球的大气环流和气候发生剧烈变化,而且一旦原来的高纬度地区(如南极洲)移动到太阳直射的赤道地区,气温急剧飙升,冰原快速融化,海平面随之快速上升,目前世界上许多低海拔地区和沿海城市都会被淹没。
海平面快速上升,如海南岛,香港,上海等沿海地区都被海水吞没
正是月球的引力制衡,把地球的自转倾角稳稳地锁定在23度,让地球不会在行星数量众多的太阳系中“左右摇摆”。
稳定的太阳
有了地球恰到好处的自转倾角,同时还有月亮的引力将其锁定就足够了吗?当然不是。要让地球出现四季交替,第三个必要条件,或者说最基本的条件就是存在一颗稳定的恒星,也就是太阳。
说起太阳,很多人心里认为那是再熟悉不过的天体了。但你真的认识每天悬挂在头上的太阳吗?它真的如许多科学所说的那样,只是一颗普通的恒星吗?你可否知道适合我们生存的太阳应该具有那些优点吗?
太阳最大的优点是一位孤家寡人!
经常有人说:“朋友多,好办事”。但是对于恒星系统而言,如果出现两颗或者三颗恒星相互环绕的话,那么里面的行星会过着地狱般的生活!在几个恒星的引力牵引下,行星的运行会非常不规则,其表面温度会出现剧烈变化,别说四季变化,就是行星上的生命都很难生存。宇宙中大多数恒星都有伴星。
双星或者多恒星系统中的行星很难孕育出生命
你们还记得刘慈欣另一部长篇科幻小说《三体》吗?小说中叙述三体人的母星就是处于一个三恒星系统,使他们星球上的温度时而炽热无比,时而极其寒冷。三体人由此萌生出逃离三体星系,入侵地球的想法。
太阳第二个优点就是脾气特别好!
我们知道,头顶上的太阳每天都给人类稳定地输送光和热,但你千万不要认为宇宙其他的恒星都是那么温柔。
听过“太阳耀斑”吗?它是发生在太阳大气局部区域的一种最剧烈的爆发现象,在短时间内释放大量能量,引起局部区域瞬时加热,向外发射各种电磁辐射,并伴随粒子辐射突然增强。短时间内突然增强的紫外和X射线辐射使电离层中的电子浓度急剧增大,引发电离层突然骚扰,可导致短波无线电信号衰落,甚至中断。这种现象对在空间飞行的卫星,地球通信和广播信号以及导航都产生影响。
恒星耀斑对其附近的行星是一个严峻的生存考验!
对于与其它恒星,我们太阳发出的耀斑只不过是“一个小小喷嚏”,而宇宙间许多恒星的耀斑简直是“强烈的咳嗽”!天文学家曾经研究了与太阳大小和物质组成大致相同的一些单体恒星。他们发现,大约每隔一个世纪,这些恒星会爆发耀斑,强度上是太阳耀斑的1百到1亿倍。如果太阳爆发这样的耀斑,然后地球就没有然后了……
总结
其实,要让地球出现稳定的四季循环,除了上面谈到地球要有适合的自转倾角,月球能把地球的自转倾角锁定和稳定的太阳,还有其它很多条件(如地球的大气层)相互配合才能办到。若然没有一位大能智慧的设计师从一开始就把这些天体有目的地创造出来,又怎能出现一个对生命繁衍极其重要的四季变化呢?
地球上的四季变化
面对地球乃至太阳系众多巧夺天工的精妙设计