冬至后的地球明明在向太阳靠近，为什么我们的天气却变得更冷了？

　　本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛

　　作者：石兰（抄袭必究）

　　“吃了冬至面，一天长一线”，不同于其他节日，冬至是一个兼具了人文和自然双重内涵的节气。首先，作为二十四节气之一的冬至，是我国民间流传已久的传统佳节，这也大多数人对它的认识。其次，从天文角度来说，冬至是太阳在这一天运行到了冬至点（黄经270°）的时候。那么，为什么冬至后太阳向北移动，天气反而变得越来越冷？

　　冬至后的地球逐渐接近近日点

　　众所周知，地球围绕太阳进行运转的无形轨道，其实并不是一个正圆形，而是一个近似正圆的椭圆形。其特殊的轨道特征产生了两个特殊的点，它们分别是地球与太阳位置最近的近日点，以及地球和太阳位置最远的远日点。而冬至之后，地球的实际运行位置便是和近日点越来越近。

　　地球会在每年一月初的时候经过近日点，此时地球和其母恒星太阳之间的距离小与1个天文单位，大约为1.46亿公里；而每年的7月初，则是地球经过远日点的时间，地球和太阳的距离又会比一个天文单位长一点，大约是1.52亿公里的样子。

　　为什么距离近了天气却冷了？

　　放眼整个太阳系，围绕太阳进行公转的星球并不是只有地球，每个星球的偏心率又存在较大差异。事实上，只有那些绕太阳公转、且具有较高偏心率的星球，才可能因为行星移动到了近日点后给星球上的温度带来较大影响。而地球运转轨道的离心率太小，并且，位于近日点的地球还会以比平时更快的速度进行移动。

　　其次，我们可以直接将地球位于近日点和远日点之间的距离进行比较，前者1.46亿公里的距离和后者1.52亿公里的距离，大约只相差了0.06亿公里。将这个差值放在地日的平均距离来看，这样微小的距离差异，当然不会让地球接收到的太阳热量因此而发生太大的变化。

　　之所以北半球会从夏至开始变得天气炎热，是因为地球赤道平面和轨道平面间23.5度的夹角，直射北回归线的太阳让北半球拥有了更多热量倾斜。当地球位于近日点的时候，地球的北半球是冬季、南半球是夏季；当地球位于远日点的时候，地球的北半球是夏季，南半球是冬季。

　　简而言之，地球上的温度高低，并不会因为地球靠近近日点而变得温暖，也不会因为地球接近远日点而变得更加寒冷。因为，地球上的一年四季，跟地球和太阳之间的距离值并没有什么直接关系，而是始于地轴本身的倾斜。

　　地日距离影响两个半球冬季的长度

　　就像刚刚说到的那样，地球上四季的形成，始于地球围绕太阳旋转的轴是倾斜的，我们经历的冬天，也没有因为地球靠近近日点而变得温暖。但是，由于地球存在着每年一月都会运行到近日点这一现象，从而导致了南半球的冬季会比北半球的冬季少出5天的时间。

　　偏离恒星的另一个地球半球只能接收到较少的阳光，而这两个半球的位置互换周期大约是6个月左右的时间。因此，地球的两个半球存在着明显的季节差异性，当指向太阳的半球正值夏季的时候，那么另一个稍微偏离太阳的半球便正是寒冬时节。北半球的冬至，代表的是太阳在天空中位置的最低点、一年中时间最短的一天，以及冬季的开始。

　　开普勒运动定律表示，绕行物体总是会在相等的时间里扫除同等大小的区域。换而言之，地球和太阳之间的距离变化，会导致地球的运行速度也随之而改变。位于近日点时的地球运行速度（北半球冬至和春分之间的时间）会比位于远日点的时候（南半球冬至和春分之间的时间）速度略快一些。而这两个半球在该段时间的差异，则大约为5天左右。

　　关于地球和太阳之间的位置关系

　　太阳是整个太阳系中当之无愧的核心天体，不管是大家熟悉的八大行星，还是其他小行星和彗星这样的星体，它们都会从不同的距离尺度上围绕太阳进行公转。在围绕公转的所有星体里面，其中与太阳距离位置最近的运行轨道，当属水星大约4700万公里的椭圆轨道。

　　而距离最远的奥尔特云中的物体，则大约与太阳相距15万亿公里左右。那么，我们的地球和太阳之间到底有多远？我们可以将地球和奥尔特云进行比较。事实上，地球绕太阳公转的运行轨道大约是149597870公里，这比奥尔特云近了大约10万倍左右。而天文领域中常用到的天文单位，其实指的就是地球和太阳之间的平均距离值。

　　当我们的地球围绕太阳公转运动的时候，其经过的每一个点在同一个平面上形成了封闭曲线。也就是大家现在所了解到的，一个近似正圆的椭圆形状公转轨道，而太阳的位置就在这个椭圆的一个焦点上。并且，地球围绕太阳公转的位置，其实并不是太阳的中心处，而是地球和太阳之间的公共质量中心。

　　为什么很多人都对此并不了解？因为地球的质量和太阳相比太过渺小，前者质量仅为后者的三十三万分之一左右。与此同时，地球和太阳之间的公共质量中心，与很多人以为的太阳中心也只相距450千米的样子。与太阳本身70万千米左右的半径相比，这个微小的距离差简直不值一提。这便是为什么，即使很多人将地球的公转活动视为地球围绕太阳中心运行，也没有跟实际情况相差太远的根本原因。

　　简单总结一下：

　　1.即便地球和太阳之间的距离，会从冬至之后开始变得越来越近，但这并不会让正值冬季的人们感受到温度的上升。

　　2.虽然地球和太阳之间的距离不会带来太大的温度变化，但由于地球会在靠近太阳和远离太阳时以不同的速度进行移动，从而导致了北半球的冬季比南半球多出5天左右。

　　3.地球的椭圆公转轨道上，之所以会形成近日点（地球靠近太阳）和远日点（地球远离太阳），本质上是因为地球的运转轨道是椭圆形，且拥有较小的轨道偏心率。

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