地軸擺動周期是四百多天,為什么四季按365天每年變化?

因為地球上有四季跟地軸的擺動并沒有什么關系。

四季產生是因為地球赤道面與太陽系黃道面有個23度26分的夾角,是因為地球在“歪著”繞太陽公轉。當北極偏向太陽時,北溫帶受陽光直射,太陽看起來正在頭頂,這時北半球是夏天,南半球是冬天;當地球公轉到太陽的另一邊時,南極偏向太陽了,從北溫帶看來太陽位置偏南,陽光斜射,于是北半球進入寒冬,南半球則是夏天。

地軸的那點兒擺動不足以讓氣候產生明顯的變化,因為它的幅度非常低,幾十年累計都不到10米。要知道地球直徑12000多公里呢,這點兒角度改變對地球姿態的影響可以直接忽略不計。

圖:傾斜的地軸。

地軸為什么會來回擺動?

簡單來說,地軸的擺動是地球質量分布變化引起的。

地軸是地球自轉的中心軸,是個想象出來的東西,是地理南、北極點的連線。我們可以把地球想象成一個在宇宙空間中旋轉的陀螺。如果陀螺加工精細,質量平衡的話,它的旋轉應該是極其穩定的,刨去阻力因素,它將一直這樣旋轉下去。但如果能在陀螺旋轉的過程中,往陀螺的一側稍微增加一點重量,會發生什么呢?很顯然,它會開始哆嗦,用不了多久就會倒下。

地軸擺動也是這么回事,不同之處是地球只會哆嗦,但不會像天王星那樣倒下而已。

擺動制造者之一:格陵蘭島冰蓋。

地球上的大陸冰蓋主要集中在南極大陸和格陵蘭島。這些質量巨大的冰體可以在短時間內融化消失(或重新凍結),影響地球的質量分布。

南極冰蓋的變化對地軸擺動影響小一些——它正好位于地理南極四周。格陵蘭島冰蓋的變化對地軸擺動影響更大,因為它不在地軸上,與地理北極并不重合,所以它便成了“陀螺一側時常發生質量變化的點”。

圖:格陵蘭島的位置。

長周期來看,人類活動制造的溫室效應導致格陵蘭島的7500億至9000億噸冰蓋融化成水,注入海洋;短周期來看,每年冬季都有上千億噸的冰蓋在這里形成,夏季又融化消失。這些質量分布變化都在導致地球自轉軸的擺動。

擺動制造者之二:“不老實”的地核。

我們都知道在地球中心有一個由沉重的鐵、鎳等金屬元素組成的地核,它的體積只占地球體積的16.2%,但卻占有地球31.5%的質量。

地核怎么導致地軸擺動的?因為它并不在地球的“正中心”。地球以每秒30公里的速度繞太陽公轉,沉重的地核“不想”公轉繞圈,它想沖出地幔和地殼,順應慣性“直線向前”飛行,但又做不到。地幔和外地核不是剛體,是有一定可塑性的,于是地核得以推擠地幔,向遠離太陽的方向偏移,而整個地球又在通過自轉不斷修正和抵消它的偏移。

這一進程并不總是均勻的,地球內部復雜的作用力(如地幔對地核的阻滯、牽引、支撐)有時可以阻止地核的位移,有時候則不行,所以內部質量分布的變化總在影響地球自轉軸的穩定。

總個結。

地軸擺動與四季更替無關,平均每年十厘米的幅度,無法給地球的黃赤交角造成可見的影響。再說它也不是只能越擺越歪,還能往回擺呢。把地球“撞歪”,并給我們帶來四季變化的是月球,地球能孕育出如此豐富多彩的季節性生態體系,還得感謝月球40億年前那“驚天一撞”。

值得注意的是,人類活動同樣可以改變地球的運行方式。持續暖化必然會加速格陵蘭島冰蓋的損失,進而加快地軸的移動的速度。不過可見的未來里,地軸的變化只能影響到導航,不會到影響生態系統或日常生活的地步。

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