看看這張圖....令人驚奇的地球，我們地球一年中的四季轉(zhuǎn)換。約翰.內(nèi)爾遜利用NASA可見地球團(tuán)隊(duì)的圖片。

對(duì)我們這些生活在北半球的人來說，冬至是一年之中白晝最短、黑夜最長(zhǎng)的一天。南半球則與之相反，在冬至，黑夜最短、白晝最長(zhǎng)。今年的冬至?xí)r刻為12月21日（周二）的北京時(shí)間下午5:59（UTC 9:59 a.m.），屆時(shí)太陽(yáng)也將會(huì)位于天空最南端。

2021年冬至?xí)r刻太陽(yáng)將會(huì)抵達(dá)一年之中天穹的最南端。冬至是北半球一年中白晝最短、黑夜最長(zhǎng)的一天，同時(shí)也是南半球白晝最長(zhǎng)、黑夜最短的一天。

無論你住在哪，無論冬至發(fā)生在你所在時(shí)區(qū)的哪一時(shí)刻，我們都可以慶祝這一代表季節(jié)轉(zhuǎn)變的時(shí)刻。

加拿大阿爾伯塔省梅迪辛哈特市的Ian Hennes創(chuàng)作了這幅顯示6月的夏至日和12月冬至日之間太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡的日光圖。謝謝你，Ian！

這一動(dòng)畫展現(xiàn)了地球的運(yùn)動(dòng)過程，其中標(biāo)有兩分兩至點(diǎn)，并附有相關(guān)信息。圖片來自James O'Donoghue/ Business Insider。

什么是冬至？

人類祖先已經(jīng)知道，以年為單位，太陽(yáng)在天空中的路徑、白晝長(zhǎng)短以及日出和日落的方位沿著某種規(guī)律變化。他們建造紀(jì)念物以記錄太陽(yáng)每年的運(yùn)動(dòng)軌跡，比如位于英格蘭的巨石陣（Stonehenge）和位于秘魯?shù)鸟R丘比丘古城（Machu Picchu）。

不過今天，人們則以全新的視角看待冬至。我們能夠在太空捕捉冬至?xí)r刻的景象，也了解到正是因?yàn)榈剌S與地球公轉(zhuǎn)的軌道之間存在傾角，才有了冬至這一天文現(xiàn)象。

地球與其運(yùn)行軌道的夾角并不垂直，而是呈23.5度的傾角。在一年中，正是因?yàn)檫@一傾角的存在，南北半球直接接受日照的時(shí)長(zhǎng)交替。同時(shí)它也讓地球存在冬季與夏季。事實(shí)上，在每個(gè)新年之交，地球離太陽(yáng)最近，而不是最遠(yuǎn)。不過這時(shí)北半球正在進(jìn)入冬季。這是因?yàn)樵谝荒昀锉卑肭蛟谶@個(gè)時(shí)候離太陽(yáng)最遠(yuǎn)。

在12月的冬至日，地球的位置意味著太陽(yáng)停留在北極的地平線以下。從赤道以南23.5度看，即在被稱為南回歸線的假想線上看，太陽(yáng)在中午時(shí)分位于正上方。這是太陽(yáng)到達(dá)的最南端，赤道以南的所有地區(qū)的晝長(zhǎng)都超過12小時(shí)。

這也意味著，赤道以北的所有地區(qū)的晝長(zhǎng)都小于12小時(shí)。

冬至日是北半球白晝最短的一天。在這一天以后，白晝?cè)絹碓介L(zhǎng)、黑夜越來越短。

這是一個(gè)幾乎所有人都會(huì)注意到的季節(jié)轉(zhuǎn)變。

地球擁有四季，是因?yàn)槲覀兊牡厍蚝退睦@日軌道之間有個(gè)傾斜角。

應(yīng)該在何處尋找冬至留在自然界的印記？

無處不在。

對(duì)地球上的生靈來說，沒有什么比日照時(shí)長(zhǎng)更為基礎(chǔ)，畢竟，太陽(yáng)是地球上光和熱的最終來源。

在北半球，你會(huì)注意到黎明日漸推遲，日落日漸提前，太陽(yáng)橫跨天空的弧度也越來越低，太陽(yáng)在當(dāng)?shù)匚鐣r(shí)的天空顯得那么低。再留意一下你所在地午時(shí)的日影吧，在12月份冬至日，是一年中當(dāng)?shù)匚鐣r(shí)日影最長(zhǎng)的時(shí)刻。

在南半球，一切都正好相反，黎明越來越早，黃昏越來越晚，太陽(yáng)日漸高升，午時(shí)日影在一年中最短。

在冬至日前后，觀察日漸晚到的黎明，早早下沉的落日，越來越低的太陽(yáng)軌道弧線，一年中最長(zhǎng)的當(dāng)?shù)匚鐣r(shí)日影。照片拍攝：瑟奇

同時(shí)，在夏至日，午時(shí)日影最短。圖片由阿爾塞涅/弗里克拍攝于澳大利亞大滿貫夏季沙灘排球節(jié)。

為什么最早的日落沒有發(fā)生在白天最短的那一日？

12月份的冬至日標(biāo)志著北半球白天最短，南半球白天最長(zhǎng)。但是最早的日落或者赤道以南最早的日出時(shí)刻卻發(fā)生在冬至日前。

其實(shí)問題的關(guān)鍵點(diǎn)不是日出日落時(shí)刻，而是太陽(yáng)系的真正午時(shí)刻，即太陽(yáng)在當(dāng)日橫跨天際的軌道中抵達(dá)最高點(diǎn)的時(shí)刻。

12月初時(shí)鐘指示的太陽(yáng)真正午時(shí)刻比12月21日冬至日早十分鐘，不僅冬至日附近的真正午時(shí)刻出現(xiàn)較晚，其日出和日落時(shí)刻也晚。

正是時(shí)鐘時(shí)刻和太陽(yáng)時(shí)刻的差異，導(dǎo)致了北半球最早的日落和南半球最早的日出時(shí)間發(fā)生在12月冬至日前。

這一現(xiàn)象的發(fā)生主要原因是地球軌道的傾斜，第二個(gè)導(dǎo)致時(shí)鐘午時(shí)和太陽(yáng)真午時(shí)差異的原因是地球繞日運(yùn)行的軌道是長(zhǎng)橢圓形的。地球的公轉(zhuǎn)軌道不是正圓形的，地球離太陽(yáng)越近時(shí)，在軌道上運(yùn)動(dòng)的速度越快。地球的近日點(diǎn)出現(xiàn)在1月初，此時(shí)地球運(yùn)動(dòng)的最快，比平均速度快18.5英里(30公里）每秒。12月冬至日時(shí)太陽(yáng)時(shí)間和時(shí)鐘時(shí)間差異比夏至?xí)r要大，因?yàn)橐荒曛卸寥盏厍螂x太陽(yáng)最近。

至日日落：（左側(cè)圖片）顯示津巴布韋穆塔雷2015年12月冬至日落位置；（右側(cè)圖片）顯示2016年6月夏至日落位置；圖片由彼得.魯文斯坦拍攝。

緯度會(huì)影響日落的時(shí)間嗎？

是的！最早日落的精確時(shí)間取決于你所處的緯度。在北緯中緯度地區(qū)，它會(huì)在每年的12月初到來。在更北一點(diǎn)的北溫帶地區(qū)——比如加拿大和阿拉斯加——每年最早的日落會(huì)在12月中旬到來。在靠近北極圈的地方，最早的日落和冬至日幾乎在同一天到來。

除此之外，最遲的日出并不出現(xiàn)在冬至。在北半球的中緯度地區(qū)，最遲的日出在1月初到來。

確切的日期并不固定，但順序卻總是相同的：最早的日落在12月初，最短的一天在12月22日前后的冬至日，最遲的日出在1月初。

并且，如此循環(huán)往復(fù)。

冬至日的煙花，圖片來源：格魯夫圖片社/弗里克爾

概要：2021年冬至日是周二，12月21日國(guó)際時(shí)15：59分（美中央時(shí)早上9：59，請(qǐng)換算成你所在時(shí)區(qū)時(shí)間）。它標(biāo)志著北半球最短一天（冬天第一日）和南半球最長(zhǎng)白天（夏天第一日）的到來。祝大家冬至快樂！

BY：Deborah Byrd

FY：Astronomical volunteer team

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