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北半球で夏より冬が寒いのってなんでですか?
北半球で夏より冬が寒いのってなんでですか?
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- htms42
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#4です。 #4で、ある時間(1分間)にある面積(1m^2)が受け取るエネルギー(S)の時間変化を表す概略図を考えました。夏と冬で日照時間が14時間から10時間に減少すると同時に図形の山の高さ自体も低くなると書きました。#4では相似形で考えましたので1日に受け取るエネルギーの総量がほぼ2倍の違いになりました。Sの最大値も1/1.4になるとしたからです。 北緯35.5°の場所(横浜ぐらい)で具体的な数字を求めてみます。 夏の昼間の太陽の高さは水平から78°です。冬の昼間の高さは31°です。2×23.5°=47°の違いがあります。sin(78°)/sin(31°)=0.978/0.515≒1.9ですからSの最大値の違いは2倍に近くなります。Sの最大値が1.4倍違ったときに面積が2倍違いましたからSの最大値が2倍も違えば図形の面積の違い2倍よりも大きくなります。3倍近い値になるでしょう。 夏と冬で1日に受け取るエネルギー量が3倍近く違うとなれば影響が大きいですね。
- C-elegans
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- htms42
- ベストアンサー率47% (1120/2361)
#3に書かれている「太陽光の進入角度」が基本だろうと思います。 それに日照時間の変化が重なってきます。地表のあるきまった大きさの面積(たとえば1m^2)が受け取るエネルギーの総量が減ってしまいます。 簡単な図を書いてみてください。 ある面積(1m^2)がある時間(1分間)当たり受け取るエネルギー(Sとします)の時間変化です。 Sは日の出から増え始めて、正午に最大値S0になり、日没で0になります。 こういう変化が起こるのは太陽の高度が変わるからです。 日の出、日没の時間を夏は5時と19時、冬は7時と17時とします。 Sの変化のイメージは横軸に時間を書くと山形のカーブになります。2つの山の関係はどうなるでしょう。冬のカーブは夏のカーブよりも時間幅が狭くなっていますが高さも低くなっています。2つのカーブが仮に相似形であるとすると1日で受け取るエネルギーは面積の比になります。(10/14)^2≒0.5ですから夏と冬で2倍違うということになります。(日照時間も太陽高度も緯度で決まりますから両方の変化は連動しています。相似形で考えるというのはあまり見当外れではありません。) 荒っぽいことをやっていますが夏、冬で1日に受け取る太陽のエネルギー量が2倍ほど変わるというイメージが出てきます。 #2にある図で見ると太陽のエネルギーを受け取る面積も大きくなっています。北半球全体として受け取るエネルギーが多くなります。 受け取ったエネルギーはそのまま宇宙に逃げていくわけではありません。北半球全体を循環します。循環しながら徐々に宇宙に放出されていきます。 北半球のある地点での受け取るエネルギーの変化と受け取る面積の変化の両方が絡んできます。 #1にある太陽からの距離の変化は関係がありません。 角度の変化に比べて影響が小さすぎます。太陽からの距離は1.5億kmです。仮に1000km距離が変わったとしても(1/15万)の違いしかありません。 地球の軌道が楕円であるということによる太陽からの距離の違いの方がもっと大きな変化ですが関係がありません。もし北半球が夏のときに太陽からの距離が短いところにいるのだということであれば南半球での夏は太陽から遠いところにいるということになるというのを考えてもらうと分かります。
いろいろ理由があるけど、、太陽光の進入角度によることが大きいのではないでしょうか。 ソーセージを切った断面を想像してください。 ソーセージを直角に切るよりも斜めに切るほうが、切った断面の面積が広いでしょう。これを太陽光に置き換えると、斜めになるほと広い地域を照らすことになり、エネルギーが分散してしまうのです。 えっ、それだけと思うでしょう。 虫眼鏡で紙を焼いたことがありますよね。 あの小さな虫眼鏡でも集めると紙を焼くエネルギーになるのです。
- mayosilo
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地球の地軸が公転軌道の平面円に対して傾いているからです。 冬は北半球が夏より太陽より遠い。 うしろへのけぞっているということです。