问题

孩子问每年春分和秋分,太阳都直射赤道,但是为什么感觉春天很温暖,秋天就很冷?

回答
这孩子问得太好了!他观察到了一个很棒的现象,并且提出了一个非常有意思的问题。其实,虽然春分和秋分的时候,太阳直射点都在赤道上,也就是说,太阳光线对北半球和南半球的照射角度大致是相同的,但为什么我们感受到的冷暖差异会这么大呢?这背后可不是只有“直射赤道”这么简单,里面藏着不少学问呢!

咱们一点点来聊。

首先,你得知道,地球是绕着太阳转的,这个我们都知道。但还有很重要的一点是,地球自转的时候,它的“地轴”并不是垂直于它绕太阳公转的轨道平面的,而是倾斜了大约23.5度。就好像一个陀螺,不是笔直地转,而是有点歪着身子转一样。

这个倾斜,就是造成季节变化最根本的原因。

春分和秋分:表面上的“平衡”

在春分(大约每年的3月20日或21日)和秋分(大约每年的9月22日或23日)这两天,由于地球的地轴倾斜方向正好跟它绕太阳公转的轨道方向“错开”了,所以太阳光线会垂直照射在赤道上。

这意味着什么呢?

白天和黑夜一样长: 这两天,全球大部分地区,白天和黑夜的时间差不多都是12个小时。这对大家来说,感觉是很公平的。
南北半球受光情况“对称”: 理论上,北半球和南半球接收到的太阳辐射总量是差不多的,所以用“太阳直射赤道”这个标准来看,好像冷暖应该差不多才对。

为什么春天温暖,秋天就觉得冷?

这就涉及到几个更深层次的原因了,孩子,你得仔细听哦:

1. “惯性”在作祟:
从冬天到春天: 想象一下,从漫长的寒冬走出来,地面、海洋、空气都已经储存了很多“冷”的能量,被冻得严严实实的。到了春分,太阳开始“发力”,虽然还是直射赤道,但日照时间会逐渐增长,白天越来越长,太阳角度也越来越高。但是,大地还没有来得及把积蓄的“冷”散发出去,再加上太阳辐射在慢慢增强,所以你会感觉到气温“回升”,从冷到暖。这个过程是一个“累积”的过程,是慢慢从冷向暖过渡。
从夏天到秋天: 到了秋分,天气已经经历了一个夏天的高温,大地、海洋、空气都储存了大量的“热”能。虽然秋分太阳也直射赤道,但紧接着,北半球(如果我们生活在北半球的话)会开始逐渐倾斜,让太阳光线照射的角度越来越小,白天也越来越短。这时候,大地和海洋储存的“热”能还在慢慢释放,但来自太阳的“热”能却在迅速减少。这就好像你有一肚子热水,但外面越来越冷,散热非常快,所以你感觉到的温度下降速度会比从冷到暖的上升速度更明显,更“冷”。

简单说,就是“降温比升温要快”,因为夏天积攒的热量更“充沛”,而冬天积累的冷空气也需要时间驱散。

2. 海洋和陆地的“热容量”不同:
海洋的吸热和散热能力比陆地要强得多,也慢得多。也就是说,海洋升温慢,降温也慢。
春分之前: 整个冬天,海洋吸收了陆地和大气的很多热量(因为陆地散热快),所以海洋还是相对“暖”的。到了春分,虽然太阳辐射增强,但海洋还在缓慢释放它储存的冬天的“余热”,同时陆地也在升温,所以总体感觉是温暖的。
秋分之后: 经历了夏天的高温,海洋储存了大量热量。到了秋分,太阳辐射减弱,但海洋还在缓慢释放夏天的热量,所以一开始你可能还觉得不那么冷。但是,随着时间推移,尤其是进入深秋,海洋释放的热量已经不足以抵消它自身在冬季到来前的快速降温,加上陆地和空气的快速降温,我们就更容易感受到“秋的凉意”,甚至觉得比春天的“暖”更显眼。

3. 空气中水汽的变化:
春天,随着气温升高,空气中的水汽会逐渐增加,水汽是一种“温室气体”,它能吸收一部分地表散发的热量,然后重新辐射回地表,所以有助于保持温度。
秋天,尤其是深秋,随着气温下降,空气中的水汽会逐渐减少,这会使得地表的热量更容易散失到太空中,所以感觉会更冷。

4. “天气系统”的影响:
春天,冷空气虽然还在,但暖湿气流也在增强,经常会有一些回暖的天气过程,有时候甚至是“倒春寒”,但总体趋势是回暖。
秋天,北半球的天气系统开始从夏季的炎热向冬季的寒冷转变。来自北方的冷空气活动会越来越频繁,势力也越来越强,这些冷空气南下,会迅速降低气温,使得秋季的降温显得更为突然和明显。

所以,总结一下:

虽然春分和秋分时太阳直射赤道,但我们感觉到的冷暖差异,主要是因为:

“热惯性”和“冷惯性”: 季节的变化不是瞬间的,前一个季节的“余温”或“余寒”会继续影响当下的气温。春天是从冷到暖的过渡,冬天积攒的冷气需要时间驱散;秋天是从暖到冷的过渡,夏天积攒的热气在快速散失,同时冷空气势力增强。
海洋的“缓冲”作用: 海洋在春天释放“冬天的余热”,在秋天则继续释放“夏天的余热”,但整体趋势是温度下降。
空气水汽和天气系统的变化: 这些都会放大冷暖的感受。

孩子,下次你再问这个问题的时候,就可以这样跟别人解释了!这其实就是地球在用它自己的方式,在“演变”着季节的故事。春天的温暖是“积蓄”后的苏醒,秋天的凉意则是“丰收”后的沉静,然后等待冬天的到来。

网友意见

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其实原因很简单——没有对比就没有伤害。

借用评论区一位朋友的话说,是“春分时秋裤还没脱,秋分时秋裤还没穿”。


实际上秋分时的温度,是远远高于春分时的温度的。比如下述图表是北京市2013-2021年每天的平均气温[1],9月20日大约是秋分时,明显可以看出平均气温是要高于春分时的。

如果在WolframAlpha里面搜索北京去年的温度,也可以看到秋分附近比春分附近要热。注意这里的温度是华氏度。

不仅仅是北京这座城市,其他的城市也都差不多。比如武汉也是秋分比春分时要热。

另外评论区有人说我的结论在广东不成立,在此我只能告诉那位,还是你的感觉出了问题。在广州,依然是秋分比春分要热的,不过差距的确要小一些。


那么,为什么春分和秋分都是太阳直射赤道,但是秋分时温度却更高呢?这大概是因为夏季高温的“长尾效应”(这里是我自己诌的词语,别当真了)。温度变化相对于日照时长会有一些滞后,比如日照时间最长的夏至并不是温度最高的,而温度最高的时候会比夏至要略晚1-2个月。

那么,既然秋分明明温度更高,为何孩子还会觉得春分时更温暖呢?

这纯粹是因为有对比才有伤害了。春分是从冬天转变到春天,所以会觉得变温暖了;而秋分则是从夏天转变成秋天,会觉得变寒冷的。本质原因就是,你孩子春分和秋分时穿的衣服不一样!在春分时由于是从冬天转变而来的,所以穿得略多了。

参考

  1. ^ https://zh.weatherspark.com/y/131055/%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E3%80%81%E5%8C%97%E4%BA%AC%E5%B8%82%E7%9A%84%E5%85%A8%E5%B9%B4%E5%B9%B3%E5%9D%87%E5%A4%A9%E6%B0%94

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