近日點沒用?為什麼冬天這麼冷!地球和太陽不是越來越近了嗎?

作者：石蘭（抄襲必究）

宇宙中的所有天體都會遵循一些基本規則，包括我們生活的地球。不管是地球的自轉、還是圍繞太陽的公轉活動，都有固定取向的運行軌道。並且，地球橢圓的公轉軌道上存在著兩個特殊的點，它們分別是遠日點和近日點。此時正值寒冷的冬季，於是便有不少人產生了這樣的疑惑：近日點是不是沒什麼作用？不然，為什麼太陽和地球的距離變得越來越近，而冬天依然如此寒冷？

地球和太陽之間的位置關係是怎樣的？

眾所周知，太陽是太陽系的核心天體，包括行星、小行星和彗星這樣的天體，都在不同的距離處圍繞著太陽運行。從與太陽距離最近的水星到最遠的奧爾特雲，水星的橢圓軌道大約4700萬公裡，而奧爾特雲中的物體則位於大約15萬億公裡處。

那麼，地球和太陽又相隔多遠？我們可以將奧爾特雲和地球進行對比，地球圍繞太陽運轉的軌道要比奧爾特雲近大約10萬倍左右，平均軌道大約為149597870公裡。而大家熟悉的長度單位光年，其實就是太陽和地球之間的平均距離值。

當地球圍繞太陽公轉的時候，會遵循一個看不到的軌道，並經過該路線上的每一點。而地球就是在這種規律的運轉活動中，形成了處於同一平面之上的封閉曲線，也就是地球接近正圓的一個橢圓形狀軌道，而太陽就處於這個橢圓的一個焦點上。

相信大家都知道橢圓具有哪些關鍵要素，我們可以用a來表示橢圓的半長軸，用b來表示半短軸，用c表示半焦距。並且，a同時又是短軸兩端對於焦點的距離。那麼，我們可以發現半焦距和半長軸、半短軸之間的關係會是：c2=a2-b2；而橢圓的偏心率則為半長軸和半焦距之間的比值，即： e(偏心率)=c/a。

根據這個公式，我們可以計算出地球軌道的偏心率大約為0.016722，這便是為什麼大家都說地球軌道近似為一個正圓形，但其橢圓軌道又存在近日點和遠日點的原因。事實上，地球圍繞太陽進行公轉的位置並非太陽的中心，而是兩者之間的公共質量中心。或許很多人並不了解，太陽和地球其實都是圍繞這個特殊的點在進行運轉。

只不過是因為地球的質量僅為太陽的三十三萬分之一，再加上這個公共質量中心和太陽中心之間的距離也只有450千米。而太陽的半徑就高達70萬千米，地球和太陽之間的距離又有1.5億千米的樣子，所以，即便把地球的公轉活動當作是地球圍繞太陽中心運行，也並不會與實際情況存在太大的誤差。

為什麼地球處於近日點的時候依然冷？

由於地球圍繞太陽公轉的軌道並不是一個正圓，所以會在特定的時間運行到與太陽最近、或最遠的點，也就是所謂的近日點和遠日點。一月初時，當地球和太陽之間的距離大約為1.46億公裡，此時位於近日點的地球和太陽的實際距離會比1AU略短一些；而當時間來到7月初的時候，太陽和地球之間的距離大約為1.52億公裡左右，此時位於遠日點的地球和太陽之間的距離又會比1AU長一點。

與太陽系中的所有行星都一樣，地球也有自己圍繞太陽運行所形成的橢圓軌道。首先，我們可以簡單直接地對這個特殊點的距離值進行對比。也就是近日點時的1.46億公裡和遠日點的1.52億公裡，兩者相減的距離差值僅為0.06億公裡，這樣的距離差異並不會讓地球接收到的太陽熱量有太大變化。

其次，地球的軌道離心率較小，只有那些具有較高偏心率的繞太陽公轉運行的行星，才可能會在行星移動到近日點的時候對星球的溫度帶來影響。為什麼夏至時的北半球會天氣炎熱？不僅是因為地球赤道面和軌道面存在23.5度的夾角，導致了太陽直射北回歸線，地球的北半球也正朝著太陽傾斜。而且，此時地球在近日點時的運行速度也更快。

地球上的溫度並沒有因為地球經過近日點變得更加溫暖，也沒有因為地球經過遠日點而變得寒冷。地球上之所以有色彩鮮明的季節之分，不是因為太陽和地球之間的距離所造成的，而是因為地軸的傾斜。當地球處於近日點的時候，地球的南半球為夏季、北半球為冬季；當地球處於遠日點的時候，其南半球為冬季、北半球為夏季。

近日點影響地球兩個半球的冬季長度

正如上面所說，雖然冬天的時候，我們的地球其實是越來越靠近太陽，然而卻並沒有給天氣帶來什麼影響。然而，由於地球會在每年的一月運行到近日點位置，所以，北半球的冬季會比南半球要多出5天。

道理其實很簡單，為什麼我們的地球會有一年四季的變化？原因就在於地球圍繞太陽旋轉的軸是傾斜的，傾斜的行星軸使得偏離恆星的另一個半球接收到的陽光較少。兩個半球的會在6個月左右的時間裡進行一次位置互換。

所以，不同的半球存在著明顯的季節差異，指向太陽的半球處於夏季的時候，另一個稍微偏離太陽的半球便正在經歷寒冬。當我們從這個角度來看的時候，其實也說明了不是近日點沒用，只是因為你所在的半球處於冬季而已。

當太陽在天空中的位置最低，也就是一年中時間最短的一天，便是代表冬季開始的時候（北半球的冬至）。倘若地球在公轉軌道上的運行速度是恆定的，那麼，在春分點和至變點之間，地球就應該消耗同等的時間，然而，事實並非如此。

根據克卜勒運動定律可得，繞行物體會在相同的時間中掃除大小一樣的區域，也就是說，當行星和恆星之間的距離變得更近的時候，它的移動速度會變得更快，並在遠離的時候將移動速度調整為更慢一些。

簡而言之，地球的移動速度在1月的時候，會比它在7月的時候更快。正是這樣的移動規律，導致了北半球12月（冬至）和3月（春分）之間的時間，實際上比南半球的6月（冬至）和9月（春分）之間的時間更短。而這兩個半球在該段時間的差異，則大約為5天左右。

簡單總結一下：

1.由於地球的公轉軌道是橢圓形、且軌道偏心率小，所以，該運行軌道上存在近日點和遠日點這兩個特殊位置；

2.當地球和太陽之間的距離越來越近，甚至到達近日點的時候，處於冬季的人並不會因此而感覺到溫度有明顯的上升。因為，太陽此時直射北回歸線，地球的移動速度快於往常，且近日點和遠日點的差值本來就很小。

3.雖然，近日點並沒有對地球的溫度帶來影響，但是，由於地球的移動速度在1月的時候會比7月更快，這讓北半球的冬季會比南半球多出5天左右。