La Tierra está más cerca del Sol alrededor del 4 de enero. ¿Por qué la temperatura depende de la inclinación de su eje más que su distancia del sol?

DISTANCIA

Podemos determinar cuánta energía está disponible del Sol a cualquier distancia del Sol usando esta fórmula:

Podemos ver que es una función al cuadrado sobre uno, lo que significa que si duplicamos la distancia, la potencia cae en un factor de cuatro. Si triplicamos la distancia, la potencia cae en un factor de nueve.

En el perihelio (la distancia más cercana de la Tierra al Sol), un metro cuadrado perpendicular a los rayos del Sol recibirá 1414 vatios de potencia.

En afelio (la distancia más lejana de la Tierra al Sol), un metro cuadrado perpendicular a los rayos del Sol recibirá 1323 vatios de potencia.

Esa es una diferencia de 6.88%. Entonces, para que la inclinación axial de la Tierra sea el efector dominante de la temperatura, solo necesita causar una disminución de más del 6.88%.

INCLINACIÓN AXIAL

La imagen de abajo muestra los rayos del Sol golpeando la Tierra durante el invierno del hemisferio norte. Podemos ver que durante el invierno del hemisferio norte, el hemisferio sur recibe más rayos directos y el hemisferio norte recibe más rayos oblicuos, debido a la inclinación axial de la Tierra.

Hay al menos tres efectos de la inclinación axial que resultan en menos energía que alcanza la superficie de la Tierra.

El primero es fácil de visualizar. Tome una linterna (antorcha), enciéndala y apúntela directamente hacia el suelo. Ahora inclínelo frente a usted, en un ángulo hacia el suelo que sea menos profundo que 90 grados. ¿Notas un cambio?

El haz de la linterna (antorcha) que está en un ángulo oblicuo se dispersa a través de un área de superficie más grande del suelo y es más débil. La misma cantidad de energía se distribuye en un área más grande. Si menos de la energía del Sol golpea cada metro cuadrado de la superficie de la Tierra, esa superficie se enfriará. Podemos cuantificar esto.

Un ángulo de solo 21.5 grados es suficiente para reducir la energía que llega a la superficie en más del 6.88%.

Ahora imagine que encendemos una máquina de niebla y nuestras linternas (antorchas) brillan a través de la niebla, estilo X-Files. ¿Qué notaremos?

La viga inclinada tiene que atravesar más niebla que la viga perpendicular. Esa niebla se dispersará, reflejará y absorberá parte de la luz. Entonces, cuando el haz está en un ángulo más oblicuo, menos energía llegará a la superficie.

Y el tercer contribuyente es que cuando el ángulo máximo que alcanza el Sol es más bajo, el Sol pasará menos tiempo visible. Los días serán más cortos y las noches más largas. Si los días son más cortos, la energía total impartida a cada metro cuadrado de la superficie de la Tierra, cada día, será menor que cuando el ángulo es mayor.

Entonces, tenemos al menos tres factores (hay otros, como la luz que refleja la nieve) que podemos ver fácilmente con un cambio mayor al 6.88%, que hará que la temperatura sea más baja en el invierno que en el verano.

Una simple analogía.

imagina un calentador radiante.

una chimenea servirá, ya que es bastante pintoresca.

ahora. La distancia orbital varía aproximadamente un 3%.

entonces. ¡comienza el experimento!

párese a 1 metro del calentador y párese allí durante 1 hora. tenga en cuenta lo caliente que se pone

ahora, mueve el 3% de 1 metro de distancia. o más cerca, si así lo deseas. Es casi lo mismo.

Eso es 3 cm.

ahora, repite el proceso de estar parado allí durante una hora. observe qué tan caliente se pone en comparación con el paso anterior.

Habrá muy poca diferencia.

pero ahora, repita el experimento, pero cuando esté parado a 1 metro de distancia, solo pase 45 minutos.

y cuando esté parado un 3% más cerca (o más lejos) cambie el tiempo dedicado a una hora y 15 minutos.

se pondrá más caliente cuanto más tiempo permanezca allí. una pequeña diferencia del 3% en la distancia hará apenas una diferencia notable, mientras que una media hora adicional de exposición lo hará.

Por supuesto, la distancia hace una ligera diferencia. muy marginal nosotros aquí en el hemisferio sur estamos un poco más cerca del sol en verano. y nos horneamos con nuestros días de 16–17 horas (a los 34 sur). Sin embargo, en el lado positivo, nuestro verano es marginalmente más corto que el verano del norte, debido a la órbita elíptica … mientras que el invierno se prolonga por lo que parece una eternidad. durante la última semana todavía se siente como el invierno!

Esta es una muy buena pregunta, aunque solo sea por la razón de que la mayoría de las personas que ‘dudan’ del hombre sobre el cambio climático no pueden responderlo correctamente.

En primer lugar, necesitamos definir dos puntos en el tiempo en el año.

Perihelio y afelio

La Tierra se acerca más al Sol cada año alrededor del 3 de enero. Está más alejada del Sol cada año alrededor del 4 de julio.

Entonces, la Tierra está más cerca del sol cuando es invierno en el hemisferio norte, y más lejos del sol cuando es invierno en el hemisferio sur.

Así que ahora necesitamos definir CUATRO otros puntos en el tiempo en el año.

Equinoccio

Solsticio

Definimos invierno como a partir del solsticio de invierno, que es aproximadamente el 21 de diciembre en el hemisferio norte y aproximadamente el 21 de junio en el hemisferio sur. Los equinoccios determinan la primavera y el otoño, cuando el DÍA es igual a la NOCHE e igual a 12 horas.

El DÍA más corto en la Tierra, que no sea por encima del Círculo Artico, o por debajo del Círculo Antártico, es en el Solsticio de Invierno.

Aquí está el bit que debería ayudarlo a comprender todo:

En las áreas circulares alrededor de los polos geográficos (los ejes sobre los que gira la Tierra) delimitados por los círculos Artico y Antártico, un DÍA dura 6 meses y es equivalente a un VERANO. Una noche dura 6 meses y es equivalente a un INVIERNO.

Entonces, desde el principio, debe quedar claro que NO es la distancia del sol lo que determina la temperatura de un área específica en la Tierra, es el ciclo de DÍA y NOCHE, además de muchas complicaciones derivadas del hecho de que La Tierra tiene una gran cantidad de agua líquida que absorbe la luz solar, una gran cantidad de gases de efecto invernadero en forma de vapor de agua en la atmósfera que tiene un ciclo complejo de intercambio con el agua líquida que refleja la luz solar y una gran cantidad de hielo en los polos que refleja luz de sol.

El mecanismo exacto de la temperatura en la Tierra es tan complejo que sería imposible describirlo de otra manera que no sea un MODELO, donde se hacen PREDICCIONES sobre lo que esperaríamos encontrar.

Sin embargo, el modelo más simple es este:

1. La Tierra orbita alrededor del Sol con una INCLINACIÓN en su eje. Esto crea los círculos Artico y Antártico: los límites entre las áreas de la Tierra donde un día tiene menos de 24 horas y donde un día tiene 6 meses.

2. Cuando los días son largos, el Sol puede calentar el agua líquida y, en menor medida, la tierra, durante mucho tiempo, antes de que se enfríen nuevamente en las noches cortas. Este es un verano

3. Cuando las noches son largas, el agua líquida, y en menor medida la tierra, puede enfriarse por un largo tiempo, antes de que se caliente nuevamente en el corto día. Esto es invierno

4. Tenga en cuenta que la temperatura del AIRE tarda un tiempo en aumentar o disminuir. El día más caluroso del verano en el hemisferio norte generalmente no es el 21 de junio.

5. Tenga en cuenta que la temperatura del mar tarda aún más en aumentar o disminuir, porque el agua líquida tiene 100 veces la capacidad calorífica del aire seco. El agua de mar más cálida para nadar en el Mediterráneo es alrededor del equinoccio de otoño, alrededor del 21 de septiembre.

6. Como ya dije, hay muchos problemas complejos relacionados con la forma en que el mar y el aire se calientan o enfrían.

Una de estas cuestiones complejas se relaciona con los patrones cíclicos en la transferencia de aire caliente o agua sobre y en un océano. Es por eso que Gran Bretaña es más cálida que Nueva Escocia en la misma latitud. Aunque en la misma latitud, la duración de la noche y el día, y los solsticios y equinoccios, son los mismos, hay corrientes oceánicas que calientan Gran Bretaña y enfrían Nueva Escocia.

Otro de estos problemas se relaciona con el efecto de los casquetes polares. Técnicamente, TODAVÍA estamos en una ‘edad de hielo’, y lo hemos estado haciendo desde que la mayoría de los dinosaurios se extinguieron. La caída de la temperatura que acabó con los dinosaurios no voladores creó capas de hielo, los lugares en los polos donde la temperatura “promedio” era tan baja que el hielo no se derritió en verano.

Tenga en cuenta que esta es una evidencia significativa de que los parientes de aves como los tiranosaurios tenían plumas, porque antes de las capas de hielo, la caída de temperatura por la noche en Alberta habría sido demasiado fría para un polluelo de tiranosaurio escamoso, pero habría sido aceptable para un polluelo de tiranosaurio emplumado. .

Lo que hizo la caída de la temperatura, probablemente solo unos pocos grados, para matar a los dinosaurios más grandes fue reducir el suministro de alimentos para las plantas. Los comedores de plantas no pudieron adaptarse, y los que comieron los comedores de plantas no pudieron adaptarse.

Los pequeños dinosaurios emplumados que podían volar hacia el sur o el norte, y los mamíferos marsupiales peludos, que podían hibernar, podían adaptarse como omnívoros. La imagen habitual del meteorito mexicano que mata a los dinosaurios con la explosión es falsa. Las aves son dinosaurios, y el ‘evento de extinción’ tomó miles de años.

Lo que hace que una capa de hielo sea incluso posible, si la Tierra en promedio solo se ve un poco afectada por una caída de temperatura de solo unos pocos grados, causada por el polvo en la atmósfera por el impacto del meteorito, es que una vez que se forma un poco de hielo polar, el El aumento del albedo de la Tierra reduce la radiación solar aún más, causando un aumento en el hielo polar, que a su vez aumenta el albedo.

Debe quedar claro, entonces, que “invierno” es un tema oculto. Por ejemplo, si la Tierra pierde albedo debido a una disminución en el hielo polar en la Antártida y Groenlandia, los niveles del mar alrededor del Reino Unido aumentarán, y la disminución en la salinidad cambiará el patrón de las corrientes oceánicas que calientan a Gran Bretaña. En otras palabras, un aumento en el ‘calentamiento global’ enfriará el Reino Unido (y le dará mucha más inestabilidad en el clima y una inundación de áreas que actualmente se encuentran a pocos metros sobre el nivel del mar).

Tenga en cuenta, entonces, que la pregunta, e incluso la referencia de Wikipedia, traicionan un sesgo. En muchas partes del mundo donde viven los seres humanos, “invierno” no es lo mismo que en el Reino Unido o los Estados Unidos. En cambio, lo que se podría ver sería un aumento significativo de las precipitaciones: un monzón.

Lo que debería ser obvio, entonces, es que las personas que niegan el cambio climático provocado por el hombre, que generalmente no pueden explicar correctamente por qué es “cálido” o “frío” en la Tierra sobre una base fundamental, no están calificadas para hacer ninguna contribución en cualquier discusión sobre los diversos modelos de cambio climático, que generalmente critican por “cambiar todo el tiempo”, como si eso no fuera lo que se supone que deben hacer los modelos cuando se les da nueva información.

Seguir. Diviértete Ahora que comprende lo que es “verano”, pregúntele a alguien que niega que la evidencia ahora abrumadora de que la Tierra se está calentando porque en parte el hombre está consumiendo combustible fósil por qué es verano o invierno.

Hace frío en invierno porque el hemisferio de la Tierra en el que vives está inclinado lejos del sol, por lo que obtienes menos horas de luz cada día, por lo que obtienes menos energía del sol.

Mientras tanto, el hemisferio opuesto está inclinado hacia el sol, por lo que recibe más horas de luz diurna y más energía del sol.

Mientras escribo esto, es enero en Houston, el apogeo del invierno, y estamos recibiendo alrededor de 10 horas y quince minutos de luz solar. Hoy es mediados del verano en el hemisferio sur, y mi amiga y compañera ganadora de Escritores del Futuro, Shaunna O’Meara, recibirá casi 14 horas de luz natural.

Cuanto más cerca del ecuador, menos diferencia hace porque las horas de luz son más constantes durante todo el año. Cuanto más se acerque a los postes, mayor será la diferencia, ya que algunas áreas se sumergen en la oscuridad durante un par de semanas.

¿La temperatura de la Tierra en su conjunto, o la temperatura local donde te encuentras?

Piénsalo. Cuando la Tierra está (un poco) más cerca del Sol, obtiene (un poco) más luz solar. Pero eso no cambia el hecho de que si te encuentras a la sombra de un árbol o un edificio, recibirás mucha menos luz solar.

En este momento, hace frío en el hemisferio norte. Esto se debe a la inclinación de la Tierra, lo que significa que pasamos mucho más tiempo a la sombra, e incluso cuando el sol está brillando, es bastante bajo en el cielo, con mucha menos luz solar cayendo sobre un área de superficie unitaria.

Pero en este momento, también es verano en el hemisferio sur. Si se va a creer el pronóstico, será de 37 grados centígrados (98 grados Fahrenheit) en Melbourne. En Johannesburgo, será 38 C (101 F) el jueves. ¿Todavía te preguntarás por qué la temperatura depende de la inclinación de la Tierra si vivieras en uno de esos lugares? Bueno, deberías estar … porque incluso allí, la razón principal por la que hace tanto calor es porque salieron de la sombra, por así decirlo: el Sol está justo encima y pasa mucho tiempo brillando sobre ellos. El hecho de que también sea (muy ligeramente) más grande en el cielo solo contribuye a una pequeña diferencia, ya que la órbita de la Tierra es casi circular.

La Tierra en el perihelio está a unos 5 millones de kilómetros o un poco más del 3% más cerca del Sol que en el afelio. Esto da como resultado un aumento de aproximadamente el 7% en la radiación solar incidente en la Tierra. En escalas de tiempo superiores a un año, un aumento tan sostenido tendría un impacto dramático en la temperatura de equilibrio de la Tierra. En escalas de tiempo de semanas o meses, es prácticamente imperceptible en comparación con el impacto mucho mayor inducido en las latitudes alejadas del ecuador por la inclinación axial de la Tierra.

En latitudes templadas, la inclinación axial produce dos efectos que se combinan para producir el rango estacional de temperaturas:

  1. La cantidad de tiempo que el Sol está en el cielo: días más largos y noches más cortas en verano; y
  2. El ángulo de impacto de los rayos del sol: la misma radiación en un área más pequeña y con menos atmósfera en verano.

Tenga en cuenta que estos efectos también sufren de histéresis de aproximadamente seis semanas. Los peores efectos del invierno (norte) se sienten en enero / febrero uno o dos meses después del solsticio en diciembre. Del mismo modo, los días más calurosos del verano (norte) son en julio y agosto, un efecto retardado de la inclinación axial que alcanzó su punto máximo en el solsticio en junio y casi no se vio afectado por la reducción del 7% en la radiación total en el afelio alrededor del 4 de julio.

Por lo tanto, las estaciones en los diagramas de los detalles de la pregunta deberían ser desplazadas alrededor de la órbita por el efecto de histéresis …

Probablemente por qué el agujero en el ozono en la Antártida. En el invierno de América del Norte, el período orbital tiene la tierra en el lado más cercano del sol con luz indirecta, el 23.45 apunta lejos del sol, pero en verano estamos en el otro lado y el 23.45 está orientado hacia el sol, la luz directa o el verano. Lo contrario para el hemisferio sur, el verano antártico sería luz directa combinada con el lado más cercano del período orbital. No vivo ni tengo visitas al sur de la tierra, pero supongo que los veranos son un poco más calurosos y los inviernos son un poco más fríos. Ver diagrama. Se crea una elipse con dos puntos y una cuerda en una superficie 2d. El sol representa el tornillo elevado al dibujar el tornillo rebajado. No hay nada allí. En el hemisferio norte, la tierra de invierno está más cerca del sol con el ángulo de 23.45 siempre apuntando en la misma dirección (excepto la precesión o la oscilación) en relación con el plano 2D.

Varios otros han respondido bien a esta pregunta. Es más frío en el hemisferio norte en invierno porque la inclinación axial de la Tierra hace que los rayos infrarrojos del sol viajen en un ángulo mayor y, por lo tanto, a través de más atmósfera que el hemisferio sur. Por eso es verano en Australia ahora. A medida que orbitemos, llegaremos gradualmente al punto en que tanto el norte como el sur obtienen la misma luz solar en ángulo, lo que nos da la primavera y el otoño de Australia, luego obtendremos la luz solar más directa que nos dará el verano y el invierno de Australia en julio.

La variación en la energía de la luz que llega a su vecindario general como causada por la variación en la distancia de la Tierra al Sol es muy pequeña. 5 millones de kilómetros son aproximadamente el 3% de la distancia. Entonces, como máximo, puede obtener una variación del 6% en la cantidad de energía que le alcanza.

La variación en la energía de la luz que llega a su vecindario general como causada por la variación en la inclinación de la Tierra es mucho mayor. Supongamos que estás en los trópicos. Al máximo, la luz lo alcanza exactamente desde arriba, ángulo de 90 grados, para obtener la máxima energía. En el segundo extremo, la luz te alcanza en un ángulo de 47 grados. La cantidad de energía que llega a un área similar será aproximadamente el 68% de lo que era en el pico, por lo que una caída del 32%.

Consulte este artículo para ver algunos diagramas que explican el mismo efecto del ángulo solar sobre el clima.

Espero que esto responda tu pregunta.

La distancia al sol es solo una variable. El sol no emite energía a una intensidad constante; Varía con el tiempo. Además, el clima es una especie de efecto de reacción retardada por el aporte de energía del sol. El planeta tiene una gran cantidad de inercia térmica (es decir, la resistencia general del planeta a los cambios de temperatura) según lo definido por su composición química, masa (que afecta la gravedad y la retención atmosférica), la composición atmosférica, etc. La distancia desde el sol es solo una variable.

Porque la órbita de la Tierra es apenas elíptica. Cuando está más cerca del Sol, la distancia es de 147.1 millones de km y cuando está más lejos, 152.1 millones de km. Esa es una variación máxima de 1.39% de la distancia promedio al Sol, por lo que la intensidad de la luz que llega a la Tierra es aproximadamente la misma.

¡Por otro lado, la variación del ángulo de incidencia puede ser tan grande como 47º! (por ejemplo, entre 90º y 43º en los trópicos) eso significa que si obtiene una intensidad de 1 en el trópico en un máximo de 90º, en un mínimo de 43º obtendrá 0,68 de eso.

Las estaciones no tienen nada que ver con la distancia entre la Tierra y el sol, sino con la inclinación del eje de la Tierra con respecto a la eclíptica (el plano descrito por la órbita de la Tierra alrededor del sol). Esta inclinación hace que la luz solar llegue al hemisferio norte en un ángulo más bajo en enero que durante julio, lo que provoca temperaturas más bajas. Al mismo tiempo, la luz del sol golpea el hemisferio sur en un ángulo más alto, causando temperaturas más altas. Sí, cuando es invierno en el hemisferio norte, es verano en el hemisferio sur. Seis meses a partir de ahora, el hemisferio norte recibirá luz solar en un ángulo más alto, causando temperaturas más altas.

Esto podría ser una analogía aproximada, pero creo que conducirá el punto a casa.

Imagina que alguien con una pistola está parado a 3 metros de ti. Apuntan el arma hacia su dirección general y disparan, pero en un ángulo tal que la bala roza su piel.

Ahora imagine que alguien está parado a 30 metros de usted. Esta vez te apuntan con el arma directamente y disparan. Están 10 veces más lejos, pero la bala, sin duda, tiene más potencial para hacer daño.

Y así va con la Tierra. Aunque la distancia orbital es más cercana al Sol el 4 de enero, la inclinación del eje es más importante. La radiación del Sol golpea indirectamente el hemisferio norte, calentándolo menos en invierno.

La órbita de la Tierra alrededor del sol es bastante circular, por lo que la distancia no cambia mucho durante un año. Pero la inclinación de la Tierra hace que un hemisferio u otro (Norte / Sur) reciba más luz solar durante los meses de invierno / verano que el otro, lo que da como resultado estaciones que optimizan ciertos períodos anuales para plantar y crecer sobre otros. La temperatura depende más de la duración del día que la distancia del sol.

Ese será el resultado del ángulo.

Hay alrededor de 1300 vatios por metro cuadrado sobre la atmósfera.

Si el Sol está exactamente por encima de nosotros, aproximadamente 1000 vatios alcanzan la superficie de la Tierra.

Pero esto cae rápidamente cuando los rayos llegan bajo un ángulo. Puede detectarlo fácilmente al notar que la puesta de sol no es tan calurosa como el mediodía y puede mirarla directamente por mucho más tiempo que durante el día. Esto se debe a que la cantidad de aire a la que deben ir los rayos del sol rápidamente se convierte en cientos de veces más por encima de nosotros.

El segundo problema es que esta cantidad ya reducida ahora necesita calentar una superficie mucho más grande en la tierra. Va de 1 metro cuadrado a 1 metro por muchos metros a medida que disminuye el ángulo con el horizonte.

La distancia más corta en nuestra órbita elíptica hace una pequeña diferencia en comparación con lo anterior.

Lo que marca la diferencia no es la distancia de aproximadamente el 3,5%. Pero el ángulo incidente de la luz solar. Cuando la luz incide en un ángulo más alto, la intensidad se reduce mucho. igual cantidad de luz en gran área.

Imagen de astronomía. com.

Debido a la inclinación de la Tierra, en cualquier hemisferio que tenga el invierno, están mirando hacia el sol.

Aquí hay algunos artículos interesantes:

http://scijinks.jpl.nasa.gov/ear

http://spaceplace.nasa.gov/seaso

Espero que esto ayude

Imagen de bonificación

Las estaciones cambian porque el eje de la tierra está inclinado 23.5 grados (desde una línea perpendicular a su órbita). A medida que la Tierra se mueve alrededor de su órbita, hay un momento en que se inclina hacia el sol y, por lo tanto, recibe una mayor concentración de energía solar (verano) y un momento en que se inclina y recibe menos energía (invierno). Esto también explica por qué es verano en el hemisferio N cuando es invierno en el hemisferio S.

La inclinación de la tierra tiene un mayor impacto en la estacionalidad. Es verano en el hemisferio norte cuando la tierra se inclina hacia el sol. Cuando la tierra se aleja del sol, es invierno. Tiene que ver con el ángulo en que los rayos del sol golpean la tierra. Cuando golpean más directamente (junio para el hemisferio norte y enero para el sur) es verano.

Tu diagrama lo dice todo. Esos cinco millones de millas hacen una diferencia de aproximadamente 6.5% en la insolación total. Sin embargo, aquí en Zagreb (45 ° N de latitud) al mediodía al solsticio de verano, el Sol brilla en un ángulo de aproximadamente 22 ° desde la vertical; en el solsticio de invierno es de unos 68 °. Entonces, en verano recibimos aproximadamente el 93% de la insolación por unidad de área en comparación con lo que recibiríamos del Sol directamente sobre la cabeza (coseno del ángulo desde la vertical); El mínimo de invierno es de aproximadamente el 37%. Como puede ver, esto compensa con creces la diferencia entre el perihelio y el afelio.

Editar: lo olvidé: también recibimos solo alrededor de 8 horas de sol en el solsticio de invierno, en comparación con las 16 horas en verano.

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