作者:石兰(抄袭必究)

《吃冬至面条,一天变长》。与其他节日不同,冬至是一个兼具人文和自然内涵的节气。首先,冬至作为二十四节气之一,在我国是一个由来已久的传统节日,这是大多数人都知道的。其次,从天文学的角度来看,冬至是太阳到达冬至点(黄经270°)的这一天。那么,为什么冬至过后太阳北移,太阳会变冷呢?

冬至过后,地球逐渐接近近日点

众所周知,地球绕太阳的无形轨道并不是一个正圆,而是一个接近正圆的椭圆。它特殊的轨道特性产生了两个特殊的点,分别是地球离太阳最近的近日点和地球离太阳最远的远日点。冬至过后,地球的实际位置离近日点越来越近了。

地球会在每年一月初经过近日点。此时,地球与其母星太阳的距离只有1个天文单位,约为1.46亿公里;在一天的时间里,地球与太阳之间的距离会比一个天文单位长一点,大约是1.52亿公里。

为什么距离越近天气越冷?

放眼整个太阳系,地球并不是唯一围绕太阳公转的行星,每颗行星的离心率都大不相同。事实上,只有那些围绕太阳公转且偏心率较高的行星,在行星运行到近日点后,才可能对行星上的温度产生更大的影响。地球轨道的偏心率太小,地球在近日点会以比平时更快的速度运动。

其次,我们可以直接比较地球的近日点和远日点的距离。前者的1.46亿公里与后者的1.52亿公里相距仅600万公里左右。把这个差异放在地球和太阳的平均距离上,这么小的距离差异肯定不会导致地球接收到的太阳热量发生大的变化。

北半球之所以会从夏至开始变热,是因为地球赤道面与公转轨道面的夹角为23.5度,太阳直射北回归线,使北半球的热量更多倾斜。当地球在近日点时,北半球是冬天,南半球是夏天;当地球在远日点时,北半球是夏天,南半球是冬天。

简而言之,地球的温度不会因为地球靠近近日点而变暖,也不会因为地球靠近远日点而变冷。因为,地球上的四季与地球与太阳的距离没有直接关系,而是从地轴本身的倾斜度开始的。

地球与太阳的距离影响两个半球冬天的长短

刚才说了,地球四时节的形成是从地球绕太阳的自转轴发生倾斜开始的,而我们经历的冬天并不是因为地球在接近近日点时变暖。但由于每年1月地球跑到近日点的现象,南半球的冬天会比北半球的冬天短5天。

偏离恒星的地球另一半球只能接收到较少的阳光,而这两个半球的位置交换周期约为6个月。因此,地球的两个半球之间存在着明显的季节差异。当指向太阳的半球为夏季时,稍微远离太阳的另一半球为冬季。北半球的冬至标志着太阳在天空中的最低点,一年中白昼最短,冬季开始。

开普勒运动定律指出,绕轨道运行的物体总是在相同的时间内扫过相同大小的区域。也就是说,地球与太阳之间距离的变化,会导致地球的速度发生相应的变化。地球在近日点(北半球冬至和春分点之间的时间)比在远日点(南半球冬至和春分点之间的时间)移动得稍快。两半球在此期间相差5天左右。

关于地球和太阳的位置关系

太阳是整个太阳系当之无愧的核心天体。无论是大家熟悉的八颗行星,还是小行星、彗星等其他恒星,都会在不同的距离尺度上围绕太阳公转。在所有绕着公转的天体中,离太阳最近的轨道是水星的椭圆轨道,大约4700万公里。

奥尔特云中最远的天体距太阳约15万亿公里。那么,我们的地球离太阳有多远?我们可以将地球比作奥尔特云。事实上,地球绕太阳公转的轨道距离约为149,597,870公里,比奥尔特云近约10万倍。天文领域常用的天文单位,其实是指地球到太阳的平均距离。

我们的地球围绕太阳公转时,它经过的每一点都在同一平面上形成一条闭合曲线。也就是说,你现在知道的是一个近似正圆的椭圆公转轨道,太阳的位置就在这个椭圆的一个焦点上。并且,地球绕太阳公转的位置并不是太阳的中心,而是地球和太阳之间的公共质量中心。

为什么很多人不明白这个?由于地球的质量与太阳相比太小,前者的质量只有后者的1/330,000左右。同时,地球和太阳之间的公共质心距离很多人认为的太阳中心只有450公里。与太阳自身约70万公里的半径相比,这点微小的距离差根本不值一提。这就是为什么即使很多人把地球公转看成地球绕太阳中心转,也与实际情况相差不大的根本原因。

一个简短的总结:

1。尽管冬至后地球与太阳的距离会越来越近,但这并不会让人感觉到冬天的温度升高。

2。虽然地球和太阳的距离并没有带来太大的温度变化,但是由于地球在靠近太阳和远离太阳时会以不同的速度运动,导致北半球的冬天比南半球多半球大约5天。

3。在地球的椭圆轨道中,形成近日点(地球离太阳近)和远日点(地球离太阳远),本质上是因为地球的轨道是椭圆的,轨道偏心率较小。