本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽
作者：石蘭（抄襲必究）
「吃了冬至面，一天長一線」，不同於其他節日，冬至是一個兼具了人文和自然雙重內涵的節氣。首先，作為二十四節氣之一的冬至，是我國民間流傳已久的傳統佳節，這也大多數人對它的認識。其次，從天文角度來說，冬至是太陽在這一天運行到了冬至點（黃經270°）的時候。那麼，為什麼冬至後太陽向北移動，天氣反而變得越來越冷？
冬至後的地球逐漸接近近日點
眾所周知，地球圍繞太陽進行運轉的無形軌道，其實並不是一個正圓形，而是一個近似正圓的橢圓形。其特殊的軌道特徵產生了兩個特殊的點，它們分別是地球與太陽位置最近的近日點，以及地球和太陽位置最遠的遠日點。而冬至之後，地球的實際運行位置便是和近日點越來越近。
地球會在每年一月初的時候經過近日點，此時地球和其母恆星太陽之間的距離小與1個天文單位，大約為1.46億公裡；而每年的7月初，則是地球經過遠日點的時間，地球和太陽的距離又會比一個天文單位長一點，大約是1.52億公裡的樣子。
為什麼距離近了天氣卻冷了？
放眼整個太陽系，圍繞太陽進行公轉的星球並不是只有地球，每個星球的偏心率又存在較大差異。事實上，只有那些繞太陽公轉、且具有較高偏心率的星球，才可能因為行星移動到了近日點後給星球上的溫度帶來較大影響。而地球運轉軌道的離心率太小，並且，位於近日點的地球還會以比平時更快的速度進行移動。
其次，我們可以直接將地球位於近日點和遠日點之間的距離進行比較，前者1.46億公裡的距離和後者1.52億公裡的距離，大約只相差了0.06億公裡。將這個差值放在地日的平均距離來看，這樣微小的距離差異，當然不會讓地球接收到的太陽熱量因此而發生太大的變化。
之所以北半球會從夏至開始變得天氣炎熱，是因為地球赤道平面和軌道平面間23.5度的夾角，直射北回歸線的太陽讓北半球擁有了更多熱量傾斜。當地球位於近日點的時候，地球的北半球是冬季、南半球是夏季；當地球位於遠日點的時候，地球的北半球是夏季，南半球是冬季。
簡而言之，地球上的溫度高低，並不會因為地球靠近近日點而變得溫暖，也不會因為地球接近遠日點而變得更加寒冷。因為，地球上的一年四季，跟地球和太陽之間的距離值並沒有什麼直接關係，而是始於地軸本身的傾斜。
地日距離影響兩個半球冬季的長度
就像剛剛說到的那樣，地球上四季的形成，始於地球圍繞太陽旋轉的軸是傾斜的，我們經歷的冬天，也沒有因為地球靠近近日點而變得溫暖。但是，由於地球存在著每年一月都會運行到近日點這一現象，從而導致了南半球的冬季會比北半球的冬季少出5天的時間。
偏離恆星的另一個地球半球只能接收到較少的陽光，而這兩個半球的位置互換周期大約是6個月左右的時間。因此，地球的兩個半球存在著明顯的季節差異性，當指向太陽的半球正值夏季的時候，那麼另一個稍微偏離太陽的半球便正是寒冬時節。北半球的冬至，代表的是太陽在天空中位置的最低點、一年中時間最短的一天，以及冬季的開始。
克卜勒運動定律表示，繞行物體總是會在相等的時間裡掃除同等大小的區域。換而言之，地球和太陽之間的距離變化，會導致地球的運行速度也隨之而改變。位於近日點時的地球運行速度（北半球冬至和春分之間的時間）會比位於遠日點的時候（南半球冬至和春分之間的時間）速度略快一些。而這兩個半球在該段時間的差異，則大約為5天左右。
關於地球和太陽之間的位置關係
太陽是整個太陽系中當之無愧的核心天體，不管是大家熟悉的八大行星，還是其他小行星和彗星這樣的星體，它們都會從不同的距離尺度上圍繞太陽進行公轉。在圍繞公轉的所有星體裡面，其中與太陽距離位置最近的運行軌道，當屬水星大約4700萬公裡的橢圓軌道。
而距離最遠的奧爾特雲中的物體，則大約與太陽相距15萬億公裡左右。那麼，我們的地球和太陽之間到底有多遠？我們可以將地球和奧爾特雲進行比較。事實上，地球繞太陽公轉的運行軌道大約是149597870公裡，這比奧爾特雲近了大約10萬倍左右。而天文領域中常用到的天文單位，其實指的就是地球和太陽之間的平均距離值。
當我們的地球圍繞太陽公轉運動的時候，其經過的每一個點在同一個平面上形成了封閉曲線。也就是大家現在所了解到的，一個近似正圓的橢圓形狀公轉軌道，而太陽的位置就在這個橢圓的一個焦點上。並且，地球圍繞太陽公轉的位置，其實並不是太陽的中心處，而是地球和太陽之間的公共質量中心。
為什麼很多人都對此並不了解？因為地球的質量和太陽相比太過渺小，前者質量僅為後者的三十三萬分之一左右。與此同時，地球和太陽之間的公共質量中心，與很多人以為的太陽中心也只相距450千米的樣子。與太陽本身70萬千米左右的半徑相比，這個微小的距離差簡直不值一提。這便是為什麼，即使很多人將地球的公轉活動視為地球圍繞太陽中心運行，也沒有跟實際情況相差太遠的根本原因。
簡單總結一下：
1.即便地球和太陽之間的距離，會從冬至之後開始變得越來越近，但這並不會讓正值冬季的人們感受到溫度的上升。
2.雖然地球和太陽之間的距離不會帶來太大的溫度變化，但由於地球會在靠近太陽和遠離太陽時以不同的速度進行移動，從而導致了北半球的冬季比南半球多出5天左右。
3.地球的橢圓公轉軌道上，之所以會形成近日點（地球靠近太陽）和遠日點（地球遠離太陽），本質上是因為地球的運轉軌道是橢圓形，且擁有較小的軌道偏心率。