2021年的6月21日这天，我们一起聊了聊夏至。眨眼间6个月过去了，冬至又到了。时间过得可真快啊。对于我们来讲从夏至到冬至最直观的感受就是从炎热的夏天来到了寒冷的冬天。
冬至
那么地球呢？地球就像一个巨大的摩天轮载着我们围绕着太阳转圈圈。地球这个“摩天轮”转一圈就是一年。从夏至到冬至，地球刚好围绕着太阳转了半圈。
这是多远的一段距离呢？我们可以来计算一下。地球到太阳的平均距离为1.496亿公里。我们把地球围绕太阳的公转轨道看做是一个圆形，那么就很容易地得出地球公转轨道的周长，大约是9.4亿公里。所以，从夏至日到冬至日地球载着我们在太阳系中转了大约4.7亿公里。这么算下来，地球围绕太阳的平均公转速度达到了每秒钟29.8公里。
地球和太阳
其实，地球围绕太阳的公转轨道并不是一个完美的圆形，而是一个椭圆形。这意味着，地球有时候会靠近太阳，有时候又会远离太阳。地球距离太阳最近的位置叫作近日点；相反地球距离太阳最远的位置叫作远日点。在近日点时，日地之间的距离为1.471亿公里；在远日点时，日地之间的距离为1.521公里。地球的近日点距离要比远日点距离近了500万公里呢！
那么地球什么时候会运行到近日点，什么时候又会运行到远日点上呢？地球会在每年的1月初来到近日点，而在每年的7月初会来到远日点上。例如2022年的1月4日前后，地球会抵达近日点。所以过了2021年12月21日的冬至这一天，地球还有14天就会到达近日点了。
地球远日点和近日点
这意味着冬至这一天，地球已经很接近近日点了。那冬至时地球距离太阳有多近呢？通过一些星空模拟软件中提供的数据我们得知，今年冬至时地球距离太阳有0.984天文单位，约1.472亿公里。今年夏至（2021年6月21日）时，地球距离太阳有1.016天文单位，约1.52亿公里。由此我们得知，地球在冬至时要比它在夏至时靠近太阳480万公里。
这一点很有趣，也让我们感到很意外。原来冬至时的地球要比在夏至时更加靠近太阳，那为什么我们会在冬至后迎来一年之中最寒冷的时候呢？难道地球的温暖不是太阳送来的吗？
寒冷的冬天
太阳的辐射热量给地球带来的温暖，这点没有错。480万公里也是一段非常大的距离。但是它对于地球上的冷热变化影响是微乎其微的。我们说，地球的公转轨道是椭圆形的。可是这个椭圆的扁率只有0.017。也就是说，如果我们把地球的公转轨道画作是一个半长轴为1米的椭圆，它的半长轴和半短轴之间的差值仅有0.14毫米。所以我们完全可以把地球的公转轨道看做是一个圆形。
这么看来，冬至意味着寒冷的冬天即将到来，就如同夏至意味着炎热的夏季到来一样，都是和地球是否靠近、远离太阳没有关系的。
那么是什么原因让地球上夏天很热，冬天很冷呢？主要有两个方面的原因。
太阳光的斜射和直射
一是太阳的入射角的问题。我们发现冬至这一天太阳在天空中的高度非常的低。这样太阳光的照射到地面上的角度非常的小，阳光是斜射的。阳光斜射使得单位面积的地面获得的热量比阳光直射时少很多。而夏至这天，太阳在天空中的位置很高。阳光几乎是垂直照射地面的。因此处在阳光斜射状态的冬天就要比阳光直射的夏天冷多了。
我国风云4号卫星拍摄的冬至时的地球
二是太阳光照射时间长短的问题。我们发现冬至这天是一年当中白天时间最短的一天。而且在北半球越往北白天的时间就越短。举个例子吧！我所在的城市纬度位置为北纬37°。冬至这天的白天只有9小时40分，而我国最北端的漠河白天只有7小时35分，下午3点35分太阳就落下去了。而北极圈以内则出现了极夜现象。太阳干脆不上班了。
本来冬天的时候，地面因为阳光斜射的原因获得的热量就比较少，再加上白天阳光照射的时间又很短。这就是冬天寒冷的原因了。而夏天的情况则刚好和冬天相反。
太阳在一年中每天同一时间的轨迹
是什么原因造成了冬天阳光斜射，日照时间变短呢？地球围绕着太阳转，而太阳稳坐在太阳系的中心，并没有向我们看到的那样，夏天太阳高高挂，冬天在地面打转转。那只能说明问题出在地球上。原来地球的赤道面和地球围绕太阳公转的黄道面之间存在着一个夹角。这个夹角叫作黄赤交角。黄赤交角为23°26′。这个夹角造成了地球上的寒暑交替，四季变化。
黄赤交角
因为黄赤交角的存在，地球在围绕太阳公转时，太阳的直射点会在南北回归线之间来回移动。冬至这一天，太阳的直射点移动到了南回归线上，直射南半球。这样北半球不但处于阳光斜射状态，而且还处于昼短夜长的状态下。
地球公转和四季的形成
冬至这天，虽然地球比在夏至时靠近太阳480万公里，但是阳光更偏爱南半球，因此北半球就变冷了。
