冬至時地球靠近太陽480萬公里，天氣卻更寒冷了，這是什麼原因？

2021年的6月21日這天，我們一起聊了聊夏至。眨眼間6個月過去了，冬至又到了。時間過得可真快啊。對於我們來講從夏至到冬至最直觀的感受就是從炎熱的夏天來到了寒冷的冬天。

冬至

那麼地球呢？地球就像一個巨大的摩天輪載著我們圍繞著太陽轉圈圈。地球這個“摩天輪”轉一圈就是一年。從夏至到冬至，地球剛好圍繞著太陽轉了半圈。

這是多遠的一段距離呢？我們可以來計算一下。地球到太陽的平均距離為1。496億公里。我們把地球圍繞太陽的公轉軌道看作是一個圓形，那麼就很容易地得出地球公轉軌道的周長，大約是9。4億公里。所以，從夏至日到冬至日地球載著我們在太陽系中轉了大約4。6億公里。這麼算下來，地球圍繞太陽的平均公轉速度達到了每秒鐘29。8公里。

地球圍繞太陽公轉

其實，地球圍繞太陽的公轉軌道並不是一個完美的圓形，而是一個橢圓形。這意味著，地球有時候會靠近太陽，有時候又會遠離太陽。地球距離太陽最近的位置叫作近日點；相反地球距離太陽最遠的位置叫作遠日點。在近日點時，日地之間的距離為1。471億公里；在遠日點時，日地之間的距離為1。521公里。地球的近日點距離要比遠日點距離近了500萬公里呢！

那麼地球什麼時候會執行到近日點，什麼時候又會執行到遠日點上呢？地球會在每年的1月初來到近日點，而在每年的7月初會來到遠日點上。例如2022年的1月4日前後，地球會抵達近日點。所以過了2021年12月21日的冬至這一天，地球還有14天就會到達近日點了。

夏至、遠日點和冬至、近日點

這意味著冬至這一天，地球已經很接近近日點了。那冬至時地球距離太陽有多近呢？透過一些星空模擬軟體中提供的資料我們得知，今年冬至時地球距離太陽有0。984天文單位，約1。472億公里。今年夏至（2021年6月21日）時，地球距離太陽有1。016天文單位，約1。52億公里。由此我們得知，地球在冬至時要比它在夏至時靠近太陽480萬公里。

這一點很有趣，也讓我們感到很意外。

原來冬至時的地球要比在夏至時更加靠近太陽，那為什麼我們會在冬至後迎來一年之中最寒冷的時候呢？

難道地球的溫暖不是太陽送來的嗎？

地球和太陽

太陽的輻射熱量給地球帶來的溫暖，這點沒有錯。480萬公里也是一段非常大的距離。但是它對於地球上的冷熱變化影響是微乎其微的。我們說，地球的公轉軌道是橢圓形的。可是這個橢圓的扁率只有0。017。也就是說，如果我們把地球的公轉軌道畫作是一個半長軸為1米的橢圓，它的半長軸和半短軸之間的差值僅有0。14毫米。所以我們完全可以把地球的公轉軌道看作是一個圓形。

這麼看來，冬至意味著寒冷的冬天即將到來，就如同夏至意味著炎熱的夏季到來一樣，都是和地球是否靠近、遠離太陽沒有關係的。

那麼是什麼原因讓地球上夏天很熱，冬天很冷呢？主要有兩個方面的原因。

太陽光的直射和斜射

一是太陽的入射角的問題。

我們發現冬至這一天太陽在天空中的高度非常的低。這樣太陽光的照射到地面上的角度非常的小，陽光是斜射的。陽光斜射使得單位面積的地面獲得的熱量比陽光直射時少很多。而夏至這天，太陽在天空中的位置很高。陽光幾乎是垂直照射地面的。因此處在陽光斜射狀態的冬天就要比陽光直射的夏天冷多了。

我國風雲4號衛星拍攝的冬至時的地球

二是太陽光照射時間長短的問題。

我們發現冬至這天是一年當中白天時間最短的一天。而且在北半球越往北白天的時間就越短。舉個例子吧！我所在的城市緯度位置為北緯37°。冬至這天的白天只有9小時40分，而我國最北端的漠河白天只有7小時35分，下午3點35分太陽就落下去了。而北極圈以內則出現了極夜現象。太陽乾脆不上班了。

本來冬天的時候，地面因為陽光斜射的原因獲得的熱量就比較少，再加上白天陽光照射的時間又很短。這就是冬天寒冷的原因了。而夏天的情況則剛好和冬天相反。

黃赤交角

是什麼原因造成了冬天陽光斜射，日照時間變短呢？地球圍繞著太陽轉，而太陽穩坐在太陽系的中心，並沒有像我們看到的那樣，夏天太陽高高掛，冬天在地面打轉轉。那隻能說明問題出在地球上。原來地球的赤道面和地球圍繞太陽公轉的黃道面之間存在著一個夾角。這個夾角叫作黃赤交角。黃赤交角為23°26′。這個夾角造成了地球上的寒暑交替，四季變化。