我們知道地球在宇宙中的運動是十分複雜的，其中有兩種運動是最基本的，一種就是地球的自轉運動，也就是地球繞着地軸自西向東做旋轉運動，每轉一圈就是一天，時間是23小時56分4秒，稱為“恒星日”；另一種是地球的公轉運動，也就是地球繞着太陽自西向東做繞轉運動，每轉一圈就是一年，時間是365天6小時9分10秒，稱為“恒星年”。

關于近日點和遠日點

地球繞太陽公轉的軌道面我們稱為“黃道平面”，地球繞太陽公轉的軌道是一個近似于正圓的橢圓軌道，其偏心率僅為0.0167（約接近0就越圓），由于萬有引力是相互的，所以地球和太陽之間是相互吸引的，因此嚴格來說地球是繞着太陽和地球兩者的公共質量中心在轉動，不過這個質量中心離太陽中心很近，我們也可以近似看成地球就是圍繞太陽中心轉動。

八大行星公轉軌道動态圖

太陽并不位于地球公轉橢圓軌道的中心，而是位于其中的一個焦點上，這樣一來，地球在公轉過程中就有一個距離太陽最近的位置，稱為“近日點”，近日點大約距離太陽1.471億千米，地球大約每年在1月初運行到近日點；一個距離太陽最遠的位置，稱為“遠日點”，遠日點大約距離太陽1.521億千米，地球大約在每年7月初運行到遠日點。

近日點和遠日點

德國天文學家開普勒提出了行星公轉運動的三大定律，第一定律是所有行星繞太陽運行的軌道都是橢圓，太陽位于其中一個焦點。第二定律是行星和太陽的連線在相等時間内掃過的面積相等。第三定律所有行星繞太陽一周的時間的平方和其軌道長半軸的立方成比例。根據開普勒第二定律，地球在近日點附近公轉速度較快，而在遠日點附近公轉速度較慢。

嚴寒的冬季

每年1月初，當地球位于近日點的時候，距離太陽最近，比在遠日點的時候近了大約500萬千米，也就是會接受到更多的太陽輻射能，所以此時地球大氣層的平均溫度會達到全年的最高值。那麼，問題是1月初明明地球得到了更多的太陽輻射，而我們卻是處在一年中最寒冷的冬季呢？

二分二至日和近遠日點

這個問題其實很簡單，1月初時地球位于近日點，從全球來看确實得到了更多的太陽輻射，但是對于南北半球氣溫影響更大的是太陽直射點的位置，也就是正午太陽高度的大小以及晝夜長短的影響。此時，太陽直射點位于南回歸線附近，南半球正午太陽高度較高，白晝較長，處在炎熱的夏季季節；而北半球此時正是一年中正午太陽高度最低的時段，白晝也較短，所以處在寒冷的冬季季節。

中國一月平均氣溫分布圖

為什麼正午太陽高度會影響地面熱量呢？這主要和大氣層有關系，太陽輻射在經過大氣層時會被大氣層削弱一部分能量，而太陽高度越低，經過大氣層的路徑就越長，另外能量在地表也更加分散，所以地面單位面積得到的太陽輻射能也就少了。因此，每年1月份，地球公轉位于近日點，而我們北半球地區卻是一年中最冷的冬季。

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