登上宇宙飞船,到达其他星球时,我们会看到春暖花开、烈日炎炎、秋风落叶、冰天雪地吗?

  季节如何形成?

  地球上一年分为春、夏、秋、冬四季,冬天寒冷,树叶凋零;夏天炎热,植被郁郁葱葱。


  一颗行星上出现季节变化,不仅需要这颗行星绕着恒星公转,自转轴还要有一定的角度,如果自转轴倾角太小或太大,那么阳光就会永远直射赤道或极地区域,整个星球各处气温不呈现季节周期起伏。此外,不能离恒星太远,否则受到辐射影响小,季节变化就不太明显。

  没有季节的行星

  水星的自转轴倾角仅为0.1°,还被太阳潮汐锁定,因此没有四季的变化。金星没有被潮汐锁定,但是自转轴倾角仅为0.3°,因此在金星上也看不出季节变化。木星被厚厚的大气层覆盖,吸收的太阳辐射很少,季节变化也没出现。


水星被太阳潮汐锁定,两个半球冰火两重天,没有四季变换。

  海王星是距离太阳最远的行星,那里大气层顶部温度低至约-214℃。它的自转轴角度为29°,与地球的23.5°相近,而且海王星在一定周期内有亮度变化,气温有涨落,不过现在还不能确定是否是季节变化导致的。

  土星漫长的四季

  从气温变化上来说,土星与地球一样,有春、夏、秋、冬。不过,土星的每个季节大约持续7个地球年。现在,土星北半球正处于夏末,到2025年,它将迎来秋季。


2018 年、2019 年和 2020 年(从左到右)拍摄的这一系列图像显示,

土星大气层正在发生变化,意味着土星北半球夏季即将结束

  根据观测,当土星北半球处于春季时,土星北极上空就会形成温暖的北极平流层涡旋,这股涡旋几乎覆盖整个北半球。它在夏季被太阳持续加热,温暖北半球。到了秋季,这股涡旋开始冷却,并逐渐消失,土星北半球的冬天来临。

  天王星黑白分明的季节

  天王星几乎是躺在运行轨道上的,绕太阳公转一周大约是84个地球年,因此它的季节与地球完全不同。在天王星上每个季节各占据约21个地球年。冬季和夏季时,太阳直射在两极,此时,其中一个半球的大部分地区陷入黑暗冬季。而春分和秋分前后,阳光照射到天王星赤道地区。在春秋两季的大部分时间里,天王星的大部分地区大约每17个小时就迎来一个日出。


图像显示天王星临近春分时大气层的变化

  不过,天王星距离太阳遥远,本身就很冷,因此在不同季节里,温度变化不是很明显。

  火星四季与地球相似

  火星是未来人类建造外星基地的候选星球,了解火星的气候和环境很重要。

  火星的倾斜角为24.9°,因此火星也经历与地球相似的春夏秋冬。而且,在火星夏季,主要由二氧化碳冰组成的极地冰盖会缩小,甚至可能完全消失。冬天来临时,冰盖又会恢复。


2016年5月22日时,火星和地球在各自公转轨道上的位置。此时,火星上正值北半球的春季

  不过,火星的公转周期为668个太阳日,而且公转轨道更扁,因此每个季节的长短不同,北半球的春季(南半球的秋季)是最长的季节,为194天,北半球的秋季(南半球的春季)最短,为142天。

  火星四季更极端

  在火星每个半球的春季,当阳光温暖地面时,大气会上升,并发展成垂直旋转的风柱。旋风常常卷起地表的灰尘,形成沙尘暴。有时,巨大的沙尘暴会笼罩整个星球。到夏季时,阳光最强烈,沙尘暴达到高峰。


美国宇航局的毅力号火星车一直在向地球发送火星的信息,

它让我们了解到火星的平均气温比地球低得多

  火星的大气层很稀薄,因此热得快,冷得也很快。冬季,两极附近的气温可降至-125℃。夏季时,赤道附近白天的气温可达20℃,但是晚上气温就会骤降至约-73℃。火星白天气温较高,大气相当干燥,但夜间,相对湿度可升至 80% 至 100%,而火星两极冰盖下方可能存在一些液态水。如果未来人类登陆火星,或许可以利用昼夜温差来收集水。

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