为什么冬天的时候，地球在近日点？夏天却在远日点？

现在正值冬天，我相信有很多人会认为地球目前处在椭圆轨道的远日点，因为离的远就冷么，这是生活中我们烤火炉时候的常识。

这个常识确实没有错，毕竟辐射强度会随着距离的平方而降低，比如你离光源的距离增加两倍，那么你所接受到的辐射强度就会降低4倍。

但是这一点并不适用于地球四季温度的变化，因为真实的情况是，当我们北半球在冬天的时候，地球正好处在了近日点，而当我们是夏天的时候地球就正好处在了远日点。

为什么近日点和远日点不足以影响到地球四季变化呢？

想了解这个问题，就需要知道地球的四季变化是怎么来的？

我们知道地球绕太阳的轨道是一个椭圆，但是这个椭圆的偏心率很小只有0.0167，上图中的数字可以看到近日点和远日点实际的差距，并不是很大。

也能看到在每年的1月地球就运行到了近日点，7月北半球最热的时候就运行到了远日点。

地球的近日点和远日点不足以影响地球大气温度的原因是因为它们之间的差距很小，近日点的时候地球所接受到的太阳辐射只比远日点强了不到6%。

这种微小的差异不足以左右地球的温度变化。

那么到底是什么因素导致了地球四季变化呢？

其实正是地球的轴向倾角，这个因素给地球在绕太阳公转的时候带来了两种效果，这两种效果加起来左右了地球的四季变化。

地球的自转轴总是和黄道平面保持着一个23°的夹角。由于这个夹角的存在，地球在绕着太阳公转的时候，阳光就会产生直射和斜射的变化。

这种变化在我们北半球北纬23°附近看来就是，夏天夏至的这一天，早晨太阳会从正东方升起，然后中午达到头顶，傍晚会在正西边落下，这一天太阳会直射北回归线，对应上图中左边的地球。

太阳在地球的天空中画了一个大大的弧线，这一天也会是白天时间最长的一天，

在夏至之后，太阳每天在天空中的轨迹会在南边的天空下降，一天比一天低，到了秋分的时候（上图中前面的地球位置）太阳会直射赤道；

然后地球继续绕着太阳公转，我们在北半球会看到太阳的轨迹继续下降，到了冬至这一天（右边的地球）太阳在天空中的轨迹是全年中最低的，最靠近南边的地平线，这一天太阳在天空中划过的弧线也最短，白天的时间也最短。

然后地球继续绕着太阳公转，这时我们就会发现太阳在天空中的轨迹不会再下降了，而是一天比一天高，太阳在天空中划过的弧线也会越来越长，白天的时间也会相应的变长；

气温也会慢慢的变长，当地球运行到上图中后面地球的位置时（春分点），这时太阳会直射赤道，我们北半球的春天就来临了。

随着地球继续公转，太阳在天空中的轨迹会越来越高，直到夏天到来，直到太阳再次直射北回归线达到夏至点，也就是上图中左边的地球位置。

这样太阳就完成一年的公转，我们身处在北半球就感受到了四季的变化。

如果把太阳全年在天空中的轨迹都放在一张图中，看起来就像是这样的：

最高的轨迹就是夏至，中间的轨迹就是秋分和春分，最低的那一条轨迹就是冬至，太阳一年中就是从最高的轨迹，然后下降到最低的轨迹，再从最低的轨迹回到最高的轨迹，一年就完成了。

这些轨迹的变化正是由于地球的轴向倾斜引起的，而轨迹的变化给我们最直观的感受就是太阳在夏至的时候直射大地，在冬至的时候斜射大地。

直射与斜射就会影响地球大地接受到的太阳辐射强度的变化。

上图就是直射（b）和斜射（a）的区别，当太阳光单位面积内的能量是一定的时候，直射的话地球大地更小的面积就会接收到更多的能量，这就是为何夏天太阳直射我们的时候感觉非常热。

而像（a）斜射的时候，太阳光单位面积内的能量就会被分散到更大的地球表面上，这样地球表面接收到的能量就会降低，这就是为何冬天的时候，我们会看到太阳斜射我们，感觉太阳光不是很强烈。

以上太阳光的直射和斜射是影响地球四季变化最主要的原因，而近日点和远日点造成的6%的能量差异，其实只相当于太阳光与地球天顶角度3.5°变化所带来的能量差异而已。

跟地球的轴向倾角23°比起来微不足道。

地球四季变化除了以上的因素以外（太阳光被分散到更大的表面积），还有一个重要的点就是，当太阳光在斜射地球的时候，太阳要穿透更厚的大气层，大气层可以很好地散射太阳光。

这就是为何冬天我们看太阳的时候、还有在早晨和傍晚看太阳的时候，太阳光就温和了很多，不那么刺眼，也不那么热了。

而到了夏天，尤其是中午的时候太阳光就感觉热了很多，这是因为斜射和直射的时候，太阳光穿透的大气层厚度不一样。

上图可以明显的看到，直射的时候太阳穿透的大气层很薄，当斜射的时候要穿透的大气层就很厚，夏至和冬至的时候，太阳在中午十分穿过的大气层厚度能够相差一百多公里。

这就是为何太阳在冬天看起来不那么热的原因。

这也解释了为何太阳在早晨和傍晚的时候为何看起来是红色的原因。以上的两种因素叠加起来，就造成了地球四季的变化。

而不是因为地球在近日点和远日点的原因。

不过当地球轨道的偏心率加大的时候，离太阳的远近也会影响地球的气候变化，例如火星，它的轴向倾斜和地球差不多都是23°，但火星上的四季变化并不是轴向倾斜主导了。

而是火星在公转轨道上的近日点和远日点主导的，因为火星轨道的偏心率为0.0934，可以看出比地球大了很多。

不过需要注意的是，地球的近日点在轨道上会发生漂移，也就是近日点进动，周期为21000年，主要是由于木星对地球的引力影响造成的。

不仅仅是近日点在漂移，地球的分点和至点也在轨道上漂移，周期为26000年，也就是说冬至点并不在轨道固定的位置上，这是由于地球自转轴的进动所带来的岁差造成的。

可以看出我们北半球冬天的时候，地球并不是一直就处在近日点，是会发生变化的，在800年前北半球的冬至点就和近日点重叠了，现在已经明显错开了。

根据计算到公元11790年北半球冬至日会是远日点。