气候区域是如何由轴向倾斜和气候环流单元造成的?

Question

地球有一个轴向倾斜，这就形成了气候区。例如，大约北纬23度和南纬23度，与地球的轴倾角大致相同，就是热带地区。这在地球周围形成了一个温暖潮湿的气候带。但是还有这些气候细胞。哈德利细胞出现在南北纬30度。这显然形成了热空气上升的低压区和高压区，与雨水一起凝结，下降和冷却等。

23度和30度的差是什么?我认为热带是由于23度的倾斜而形成的，这也导致了季节?但是热带也是因为哈德利细胞而产生的??他们似乎有两个完全不同的原因得到了相同的结果。为什么两者都有?23到30度之间会发生什么?

Answer 1

倾斜并不是热带地区永久温暖潮湿天气的真正原因。

如果地球倾斜90度，整个星球不会变得超级炎热和“热带”，只是季节变化会更大。

看到天王星它倾斜约98度，所以整个地球有一个充分日照的季节和一个充分遮阳的季节。由于距离太阳如此之远，也许影响并不大……但你可以想象，如果这是地球，任何地方都将面临漫长的热期和漫长的冷期，而“热带”作为两条线之间的区域，总体上不会感觉很“热带”。

同样，一个没有倾斜的行星基本上会有相同的太阳辐射，只有地球的弯曲才能点燃永恒的气候．

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那么我们为什么这样定义热带地区呢?

地球的轴倾角被发现早在人们对天气的概念理解确定之前。“热带”这个词是最初是关于倾斜，而不是天气/地区．

气象学真的是一门科学直到19世纪晚期才真正发展了很多，当电报终于开始允许在大范围内更合理地收集测量数据。哈德利实际上远远领先于他的时代他在18世纪中期提出了一个粗略的解释，但这个粗略的概念直到19世纪才流行起来。无论如何，“回归线”这个词在哈德利的理论提出之前很久就已经被使用了．

到17世纪，探索有了一个相当清晰的图片地球两极以外的所有区域巨蟹座/摩羯座的线已经在上面了墨卡托投影的地图．

探索和殖民不仅使天文学和航海对欧洲科学领域产生了更广泛的兴趣，而且这些殖民地和进口也引发了对许多温暖潮湿地区(西印度群岛、东印度群岛、非洲、中南美洲)的特殊社会兴趣。所以热带很快就被用来指这两条线之间的一般区域，到1520年．以及它作为意象的用途很快就把它和那个地区的天气联系起来了．
(这样的意象很常见，就像北极一样很快与寒冷的天气联系在一起)．

所以我们早在解释气候区存在的原因之前就有了气候区。

它们被称为热带地区，这实际上是一个来自轴向倾斜的术语。但这并不是因为倾斜导致了热带天气。

看到这个英文StackExchange问题在这个词的历史上有更多关于词源的细节。

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那么如何解释热带天气呢?

被加热的相当一致的在低纬度地区大量存在，这当然解释了我们所认为的热带地区的温暖温度。所以在某种意义上，缺乏大的倾斜确实与此有关。尽管这种热量差异实际上是由地球的曲率直接造成的，所以不是真正的23.5°左右的那种方式。

热带地区的雨天也不需要哈德利环流;它同样是由所有温暖的、密度较低的空气驱动的。哈雷提出了这个想法在17世纪。赤道的暖空气=上升，暴风雨。两极的冷空气=下沉，荒凉的．只需要基本的思想，不需要哈德利的复杂细胞。但这也无法详细解释热带地区的范围。

真正需要额外的哈德利单元来解释的是“热带地区”的风向，以及为什么它们如此有限，以至于有下沉的空气在30°。哈德利表明，角动量守恒意味着空气不能直接从热带地区不停地飞到高空的两极，所以下沉导致每个半球有4个纬度的交替天气……而哈雷只能解释两个半球的温度区。

请注意，由于哈德利，一个半球有4个天气区，而不是3个，这在某种意义上给你的问题带来了一个难题……
干旱地区是设置在南北纬30°左右哈德利。但在这个纬度的中心，这意味着真正的“热带”天气(包括持续的大量降雨)不会是0-30，但要少得多。如果这7个纬度带的大小都是相似的30°，那么热带地区更像是南纬15°到北纬15°。[对于同等大小的区域没有绝对的要求;缓慢下沉的空气通常比快速上升的空气覆盖的面积要大得多。例如飓风中深层上升气流区域与风暴周围下沉区域的比较。此外，不成比例的表面积和温度对密度的影响进一步使平衡变得复杂……但从整体上看，这似乎仍然是合理的]随着天气的季节变化(就像北极锋和冷空气的区域随着季节变化一样，所以ITCZ呢)(其中的运动是倾斜引起的吗)，这意味着如果你想象热带是全年下雨……它的尺寸并不大。热带地区有多潮湿(就湿度而言)在很大程度上取决于当地的地理环境……当然，在平均降雨量地图上，这些细胞不会太清晰地跳出来……

(从美国地质调查局）

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博士TL;

因此，通过倾斜，热带天气不会被设定为北纬23.5°到南纬23.5°。倾斜控制着天气的季节性变化，但并不能真正控制气候带的大小和类型。

通过哈德利单元/角动量，热带天气也不会被设置为北纬30°到南纬30°。哈德利确实设定了气候带的类型和大小，但这意味着它们更小。

一般来说，真正的“深热带”比两者都少。(毕竟撒哈拉基本上是中心靠近北回归线)．如果每个气候带在纬度大小上被认为大致相等，那么哈德利单元造成的热带边界将更像是北纬15°到南纬15°。由倾斜引起的变化使它的定义更加复杂，这取决于你愿意接受多少降雨变化。

Answer 2

一般来说，热带是一个地理术语。它是地球表面的区域，每年至少有一次太阳直接从地球上方经过。

这与气候有关，但即使在热带地区，你也有各种各样的气候带，从雨林一直到大草原和沙漠。处于热带地区只能确保全年总体温暖，其他参数定义了实际的气候类型。看一看在这里在热带地区的气候类型范围内。

现在，来看看哈德利细胞以及它们与热带地区的关系——它们彼此之间没有直接关系，也就是说，它们中的一个不能用来定义另一个。

在哈得来环流圈潮湿的空气上升并向北或向南移动，这取决于它是从赤道的北部或南部开始的，然后在赤道以北和南部30度左右下沉到地面。所以它们都取决于相同的因素，即热带地区通常很热的简单事实。

23度到30度之间会发生什么取决于你在世界上的哪个地方。如果你在北非的温度在23到30度之间，那是非常不舒服的，因为撒哈拉就在那里。其他地方则因其自身的地理和气候参数而有所不同。