為什麼冬天的時候，地球在近日點？夏天卻在遠日點？

現在正值冬天，我相信有很多人會認為地球目前處在橢圓軌道的遠日點，因為離的遠就冷麼，這是生活中我們烤火爐時候的常識。

這個常識確實沒有錯，畢竟輻射強度會隨著距離的平方而降低，比如你離光源的距離增加兩倍，那麼你所接受到的輻射強度就會降低4倍。

但是這一點並不適用於地球四季溫度的變化，因為真實的情況是，當我們北半球在冬天的時候，地球正好處在了近日點，而當我們是夏天的時候地球就正好處在了遠日點。

為什麼近日點和遠日點不足以影響到地球四季變化呢？

想了解這個問題，就需要知道地球的四季變化是怎麼來的？

我們知道地球繞太陽的軌道是一個橢圓，但是這個橢圓的偏心率很小只有0.0167，上圖中的數字可以看到近日點和遠日點實際的差距，並不是很大。

也能看到在每年的1月地球就運行到了近日點，7月北半球最熱的時候就運行到了遠日點。

地球的近日點和遠日點不足以影響地球大氣溫度的原因是因為它們之間的差距很小，近日點的時候地球所接受到的太陽輻射只比遠日點強了不到6%。

這種微小的差異不足以左右地球的溫度變化。

那麼到底是什麼因素導致了地球四季變化呢？

其實正是地球的軸向傾角，這個因素給地球在繞太陽公轉的時候帶來了兩種效果，這兩種效果加起來左右了地球的四季變化。

地球的自轉軸總是和黃道平面保持著一個23°的夾角。由於這個夾角的存在，地球在繞著太陽公轉的時候，陽光就會產生直射和斜射的變化。

這種變化在我們北半球北緯23°附近看來就是，夏天夏至的這一天，早晨太陽會從正東方升起，然後中午達到頭頂，傍晚會在正西邊落下，這一天太陽會直射北回歸線，對應上圖中左邊的地球。

太陽在地球的天空中畫了一個大大的弧線，這一天也會是白天時間最長的一天，

在夏至之後，太陽每天在天空中的軌跡會在南邊的天空下降，一天比一天低，到了秋分的時候（上圖中前面的地球位置）太陽會直射赤道；

然後地球繼續繞著太陽公轉，我們在北半球會看到太陽的軌跡繼續下降，到了冬至這一天（右邊的地球）太陽在天空中的軌跡是全年中最低的，最靠近南邊的地平線，這一天太陽在天空中划過的弧線也最短，白天的時間也最短。

然後地球繼續繞著太陽公轉，這時我們就會發現太陽在天空中的軌跡不會再下降了，而是一天比一天高，太陽在天空中划過的弧線也會越來越長，白天的時間也會相應的變成；

氣溫也會慢慢的變長，當地球運行到上圖中後面地球的位置時（春分點），這時太陽會直射赤道，我們北半球的春天就來臨了。

隨著地球繼續公轉，太陽在天空中的軌跡會越來越高，直到夏天到來，直到太陽再次直射北回歸線達到夏至點，也就是上圖中左邊的地球位置。

這樣太陽就完成一年的公轉，我們身處在北半球就感受到了四季的變化。

如果把太陽全年在天空中的軌跡都放在一張圖中，看起來就像是這樣的：

最高的軌跡就是夏至，中間的軌跡就是秋分和春分，最低的那一條軌跡就是冬至，太陽一年中就是從最高的軌跡，然後下降到最低的軌跡，再從最低的軌跡回到最高的軌跡，一年就完成了。

這些軌跡的變化正是由於地球的軸向傾斜引起的，而軌跡的變化給我們最直觀的感受就是太陽在夏至的時候直射大地，在冬至的時候斜射大地。

直射與斜射就會影響地球大地接受到的太陽輻射強度的變化。

上圖就是直射（b）和斜射（a）的區別，當太陽光單位面積內的能量是一定的時候，直射的話地球大地更小的面積就會接受到更多的能量，這就是為何夏天太陽直射我們時候感覺非常熱。

而像（a）斜射的時候，太陽光單位面積內的能量就會被分散到更大的地球表面上，這樣地球表面接受到的能量就會降低，這就是為何冬天的時候，我們會看到太陽斜射我們，感覺太陽光不是很強烈。

以上太陽光的直射和斜射是影響地球四季變化最主要的原因，而近日點和遠日點造成的6%的能量差異，其實只相當於太陽光與地球天頂角度3.5°變化所帶來的能量差異而已。

跟地球的軸向傾角23°比起來微不足道。

地球四季變化除了以上的因素以外（太陽光被分散到更大的表面積），還有一個重要的點就是，當太陽光在斜射地球的時候，太陽要穿透更厚的大氣層，大氣層可以很好的散射太陽光。

這就是為何冬天我們看太陽的時候、還有在早晨和傍晚看太陽的時候，太陽光就溫和了很多，不那麼刺眼，也不那麼熱了。

而到了夏天、尤其是中午的時候太陽光就感覺熱了很多，這是因為斜射和直射的時候，太陽光穿透的大氣層厚度不一樣。

上圖可以明顯的看到，直射的時候太陽穿透的大氣層很薄，當斜射的時候要穿透的大氣層就很厚，夏至和冬至的時候，太陽在中午十分穿過的大氣層厚度能夠相差一百多公裡。

這就是為何太陽在冬天看起來不那麼熱的原因。

這也解釋了為何太陽在早晨和傍晚的時候為何看起來是紅色的原因。以上的兩種因素疊加起來，就造成了地球四季的變化。

而不是因為地球在近日點和遠日點的原因。

不過當地球軌道的偏心率加大的時候，離太陽的遠近也會影響地球的氣候變化，例如火星，它的軸向傾斜和地球差不多都是23°，但火星上的四季變化並不是軸向傾斜主導了。

而是火星在公轉軌道上的近日點和遠日點主導的，因為火星軌道的偏心率為0.0934，可以看出比地區大了很多。

不過需要注意的是，地球的近日點在軌道上會發生漂移，也就是近日點進動，周期為21000年，主要是由於木星對地球的引力影響造成的。

不僅僅是近日點在漂移，地球的分點和至點也在軌道上漂移，周期為26000年，也就是說冬至點並不在軌道固定的位置上，這是由於地球自轉軸的進動所帶來的歲差造成的。

可以看出我們北半球冬天的時候，地球並不是一直就處在近日點，是會發生變化的，在800年前北半球的冬至點就和近日點重疊了，現在已經明顯錯開了。

根據計算到公元11790年北半球冬至日會是遠日點。