到夏天的时候白天的时长为什么会长一些

肖姓2023-04-26  26

夏天太阳在北回归线,冬天太阳在南回归线,春夏在赤道

夏天和冬天的冷热不是地球与太阳的距离决定的,因为地球的公转轨道几近圆形,主要原因是太阳照射时间的长短决定的

地球的自传轴与围绕太阳公转轨道平面不是垂直的,有一个665度的夹角,这样,地球在公转轨道上的不同位置上不同纬度光照就有一个周期,夏季时,北半球光照时间长,南半球就是冬季,光照时间短,就有了夏至冬至两个点,只有在春分秋分时,南北两半球光照时间才一样长,

具体说,在夏至,北回归线就成为了赤道,{北回归线是北纬235度线,加上自传轴的665度,正好是九十度与轨道平面垂直},反之冬至时,南回归线就成了实际上的赤道线南半球就成为夏季

至于夏天白天长,冬季白天短,与纬度有直接关系,越靠近两极就越明显,在赤道附近并不明显,这与球面有关,在北极圈,春分开始至秋分,是永昼,没有黑夜,反之又有半年黑夜,因为夏天太阳照得时间长。

在之前的2篇文章《地球上为什么会出现四季交替现象?(1)》、《地球上为什么会出现四季交替现象?(2)-如何用数学进行定量分析?》中,我们已知知道了地球出现四季交替现象的主要原因是地轴与天黄道垂直的方向间有一个235 的倾斜角,并且通过数学计算,我们发现夏至日、冬至日正午时刻,不同纬度地区接受到的太阳光能量差异很大。

另外,我们还知道地轴与天黄道垂直的方向间有一个235 的倾斜角也会导致夏季白天时间更长,冬季夜晚时间更长,而这也进一步导致了夏季吸收的太阳光能量多,冬季吸收的能量少。

那么,不同纬度地区,夏季白天时长差异究竟有多大呢?

下面让我们用数学模型来定量分析这个问题,为了便于分析,我们选取北纬45 地区,分析夏至日和冬至日这两天的白天时长究竟有多大。

上图是夏至日太阳光照射图,从图中我们可以得到以下信息:

1、DH连线为地球地轴,地球绕着地轴自转;

2、地球EL连线右侧区域能接受到阳光,左侧区域接受不到阳光;

3、在北纬45 地区,也就是图中的FC连线区域,其中直线EL右侧区域aC能照射到阳光,左侧区域Fa无法照射到阳光。很明显aC的长度已经大于bC的长度,这也意味着,夏至日这天,白天比黑夜长;同理,我们可以分析出,在赤道地区,在夏至日这天,白天与黑夜时长相等。

4、地球北纬45 区域会绕着地轴DH自转,其中b点为自转圆心,Fb和bC为自转圆圈的半径;

5、假设地球半径为R,北纬45 区域自转半径为r,那么会有以下关系:

①OC=R,bC=r=Rcos45 ;

②ab=Obtan235 =Rsin45 tan235 。

有了上面这些信息,我们便能分析出夏至日这天,北纬45 地区白天的时长。

上图是北纬45 地区夏至日这天的阳光照射模型,从模型中我们能看到以下信息:

①圆FdCe为北纬45 地区绕地轴自转的圆,其中b点为圆心;

②通过之前的分析,我们已经知道圆弧dCe能被阳光照射到(白天),圆弧dFe无法照射到阳光(黑夜);

③通过前面的计算,我们已经知道:

bC=Rcos45 ;

ab=Rsin45 tan235 ;

又db=bC,所以db=Rcos45 。

有了上述这些信息,接下来我们只需要计算出 dbe的大小就能计算出黑夜以及白天的时长,因为 dba等于角dbe的一半,所以接下来我们只需要计算出 dba的大小。

在直角三角形dba中:

cos dba=ab/db=Rsin45 tan235 /(Rcos45 )=tan45 tan235 =04348

通过查询余弦函数表,我们可知:

dba 64

因为 dba 64 ,所以 dbe 128

我们知道地球自转一周(360 )的时长是24小时,也就是每小时自转15 (360 /24),上图中圆弧dFe区域无法照射到太阳光,处于黑夜状态。现在我们已经计算出 dbe=128 ,那么夜晚的时长就能计算出来,为853小时(128/15=853),白天的时长为1547(24-853)小时。

这也意味着北纬45 地区,在夏至日这天,以 当地经度时间 (非北京时间)进行考虑,日出时间为早上4点26分左右,日落时间为晚上7点34分左右。

如果想知道某地北京时间的日出日落时间,只需调整当地经度时间与北京经度时间之间的差值就可以了。

我们知道,北京时间取自东经120 地区时间。地球每小时自西向东自转15 ,如果某地纬度正好是北纬45 ,经度为东经135 ,那么该地的北京时间就较自己当地时间少1小时,也就是说该地夏至日这天的日出时间为早上5点26分左右,日落时间为晚上8点34分左右。同理,如果是东经105 地区,那么该地的北京时间就较自己当地时间少1小时。

同理,根据之前的分析方法,我们建立模型,如上图所示,从中我们可以获知以下信息:

1、我们知道在北纬45 地区,也就是图中的CF连线区域,其中EL连线左侧区域Ca能照射到阳光,右侧区域aF无法照射到阳光。很明显Ca的长度已经小于aF的长度,这也意味着,在冬至日这天,白天时长比黑夜时长短。

2、假设地球半径为R,北纬45 区域自转半径为r,那么会有以下关系:

①OC=R,bC=r=Rcos45 ;

②ab=Obtan235 =Rsin45 tan235 。

上图是北纬45 地区夏至日这天的阳光照射模型,从模型中我们能看到以下信息:

①圆FdCe为北纬45 地区绕地轴自转的圆,其中b点为圆心;

②通过之前的分析,我们已经知道圆弧dCe能被阳光照射到(白天),圆弧dFe无法照射到阳光(黑夜);

③通过前面的计算,我们已经知道:

bC=Rcos45 ;

ab=Rsin45 tan235 ;

又db=bC,所以db=Rcos45 。

有了上述这些信息,接下来我们只需要计算出 dbe的大小就能计算出黑夜以及白天的时长,因为 dba等于角dbe的一半,所以接下来我们只需要计算出 dba的大小。

在上图直角三角形dba中:

cos dba=ab/db=Rsin45 tan235 /(Rcos45 )=tan45 tan235 =04348

通过查询余弦函数表,我们发现:

dba 64

因为 dba 64 ,所以 dbe 128 。

我们知道地球自转一周(360 )的时长是24小时,也就是每小时自转15 (360 /24),上图中圆弧dFe区域能照射到太阳光,处于白天状态。现在我们已经计算出 dbe=128 ,那么白天的时长为853小时(128/15=853),黑夜的时长为1547小时。

这也意味着北纬45 地区,在冬至日这天,以当地经度时间(非北京时间)进行考虑,日出时间为早上7点34分,日落时间为下午4点26分左右。

从北纬45 地区夏至日与冬至日的白天时长的对比中,我们发现:

1、夏至日白天时长等于冬至日黑夜时长;

2、夏至日白天时长较冬至日白天时长多出694小时(1547-853)

白天时长越长,意味着白天接收到的阳光时长更长,热量更高,这也是夏天炎热,冬天寒冷的另一重要原因。

大家也可以运用上面的方法分析自己所处位置不同日期白天与黑夜的时长,只需要修正自己所处经度时间与北京时间的差异,就能计算出任意哪一天日出时间与日落时间了。

估计大家心里会有疑惑:夏至与冬至日正午时刻,太阳光的直射地球的纬度值(北纬235 、南纬235 )是已知的,能分析出不同地区这两天白天黑夜时长很正常,但是如果换作其它任意一天,我们是不知道太阳光直射的纬度值的,那又该怎么办呢?

不要急,我们可以按照下面方法粗略确定太阳光正午直射的纬度值:

①在春分日(3月20日),太阳光正午时刻直射赤道(0 )地区,太阳光与地轴夹角为90 ;在夏至日(6月21日),太阳光正午时刻直射北回归线(北纬235 ),太阳光与地轴夹角为665 。那么从春分日开始,直至夏至日这天,这期间总共93天时间,我们可以认为,正午时刻太阳光直射地区的纬度值是均匀增加的,也就是每天增加02527 (235 /93)。这样我们就能按照之前的分析方法计算出这期间任意一天任意地方的日出日落时间,以及白天黑夜的时长。

②同理,其他日期,正午时刻,太阳光直射地区的纬度值也可以计算出来。接着按照之前的分析方法,可以计算出任意日期任意地方的日出日落时间,以及白天黑夜的时长。

好了,这一讲就到这里了。

导语:每天睡觉对于人的身体来说是必须要做的一件事,在睡觉的同时可以让身体进行休息。休息过后,在第2天就能有一个好的精力去学习、工作,如果晚上不睡坚持熬夜,则会在晚上就出现困倦的感觉,直到最后身体就会发出抗议,让一个坚持不睡觉的人闭上眼睛,强制睡着。

一个人一生的睡眠时间大约可以占到 1/3左右 ,由此就可以看得出来睡眠的重要性,不过现在喜欢熬夜的人非常多,经过 熬夜 过后,身体根本不能得到足够的休息时间,还会导致体内各项器官 负担持续加重 ,在熬夜的过程当中导致身体免疫力持续降低。

包括在白天总是有种睡不醒的感觉,不过好不容易熬到了晚上过后,身体又变得兴奋起来,似乎已经熟悉了这种生物钟,对于这部分人群来说,一定要及时改掉熬夜的习惯,保持晚上强制早睡,慢慢让身体 回归正常的时间点 就能缓解。

不过还有一种人群,尽管在晚上有了足够的睡眠时间,而且睡眠质量非常好,依然会在白天总是身体疲倦、想睡觉,出现这种情况过后,常常就会令人不解,搞不懂是什么原因造成。

白天总是身体疲惫、想睡觉,是什么原因呢?或许和3个因素有关!

早上起床太早

一些人虽然没有熬夜,不过由于早上起床太早,身体依然会得不到足够的休息与修复时间,由于体内的各项器官功能没有恢复到巅峰,所以当人们在白天时困倦的时间会更早,而且这部分人不仅 身体疲惫、想睡觉,严重的情况下还容易伴有头晕目眩的情况。

对于这种睡眠习惯一定要做到及时调整,如果总是因为早上起床太早,没有得到足够的休息时间,就会导致身体进入一个恶性循环,长期下来体内的内分泌系统会出现异常,容易因为睡眠导致 失眠、神经衰弱、加速衰老 等问题。

环境因素

俗话说得好“春困夏乏秋盹冬眠”,白天经常出现身体疲惫、想睡觉的感觉,或许也与环境因素有关,比如在换气的时候,由于环境因素变化太大,身体还没有及时调整过来,在身体适应的过程当中就容易导致白天精神疲惫的情况。

除此之外还与外在环境有着一定的关系,比如一些人晚上睡觉时的睡眠环境空气不流通,就会严重影响晚上的睡眠质量,导致早上有种睡不醒的感觉,身体更是非常 疲倦、想睡觉。

体内色氨酸不足

我们的身体当中有一种物质叫色氨酸,这种物质可以对睡眠有着直接影响,如果体内缺乏色氨酸,出现的最明显症状就会表现在睡眠里,如 失眠、睡眠质量差 ,出现这种情况的时候,尽管晚上有了足够的睡眠时间,也会在失眠上出现一些影响,导致白天 精神疲惫、想睡觉

色氨酸这种物质比较常见,我们可以在平时的食物上进行补充,如 黑芝麻、豆腐、南瓜子仁、小米 等等都可以为身体有效提供。

在白天时经常出现精神疲惫,想睡觉的感觉必须要加以重视,这并不是一种正常的表现,大家可以根据今天的内容分辨自己是什么原因导致,找到原因过后及时进行调理。

除此之外,在平时应该要养成运动的习惯,通过运动可以对助眠起到效果,也可以选择能够助眠的食物,如 桑葚、杏仁、燕麦、牛奶、蜂蜜 等,只是提高了睡眠质量,才可让身体得到真正的休息。

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