當地面上正值驕陽似火的盛夏時節,在你的腳下,比如說地面以下3 m的地方,是一個什么季節呢?和地面上揮汗如雨、暑熱難當的氣候相比,這里正處于涼爽的“春天”。有些村鎮,缺少制冷設備,在盛暑時便利用地上與地下的溫差,挖一深約3 m的旱井,用以冷藏水酒瓜果,降溫效果不亞于冷藏庫。
為什么地上與地下的氣候,有這樣明顯的不同呢?原來,這與土壤的物理學特性有關。大家知道,北半球中高緯度春、夏、秋、冬的氣候變化,主要是由于地球繞日公轉時地軸傾斜所致。這就使得一年之內收入的太陽輻射熱量各季分配很不相同。夏季,太陽高度角最大,地面收入的熱量最多,氣溫也最高:冬季則剛好相反。由于土壤傳導熱量的本領不大,地表面收入的太陽輻射熱量要傳到土壤深層,需要相當長的時間。同時,這些熱量在傳導過程中也要被土壤吸收一部分。這樣,地面上一年四季的變化傳導到土壤深處,就要落后一段時間,而且,強度也要衰減。
根據觀測到的地溫隨土壤深度變化的資料,可以繪成一個地溫時間剖面圖。我們從圖上可以清楚地發現,地面以下季節的一些“非凡性格”(這里,橫坐標為一年中的12個月份,縱坐標為離開地面的深度,曲線為等溫線,每5℃一個間隔)。
首先,一年中最熱和最冷的日子,隨土壤深度的增加而逐漸落后。比如,地面上最熱的時間約在7月,地下1.6 m是9月,地下3.2 m竟為10月,即地面上已是深秋時節,而3 m以下卻正值“盛夏”。至于地下3 m的“隆冬”,則出現在4月。……