冬至日，地球位於近日點附近，此時，地球與太陽的距離比較近，但是，為什麼冬至日前後，往往是北半球一年當中最冷的時候呢？
地球與太陽的距離
戰國時期著名的思想家列子寫了一篇散文，被收錄在《列子·湯問》里，這篇散文就是《兩小兒辯日》，從那個時候起，人們在日常生活中就感覺到不能以冷、熱來判斷物體距離太陽的遠近，「日初出大如車蓋，及日中，則如盤盂」說明日初的時候，太陽距離地面比較近，而到了中午，太陽距離地球比較遠，但為什麼早上的時候涼爽，而中午的時候炎熱呢？當然，在同一天，無論是早上，還是中午，地球與太陽的距離都是一樣的，「日初出大如車蓋，及日中，則如盤盂」說法，來源於一種視覺上的錯覺，日初的時候，太陽在地平線上，地面上有山崖、樹枝、建築物等作為參考，顯得比較大，比較近，而到了中午的時候，太陽在天空當中，地面上沒有參照物可以參照，太陽就顯得比較小，比較遠。
太陽
古代的人們同時還發現，海拔越高的地方，距離太陽越近，但卻不熱，唐詩里有「人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開」的話語，這句詩的意思是說，到了四月份（指的是現在的農曆的四月份），平原地區的花朵都已經凋零了，而位於高山上的古寺里的桃花才剛剛盛開。
後來，隨著近代天文學、物理學的發展，人們發現地球在一年當中，確實有的時候距離太陽近，而有的時候距離太陽遠，因為在太陽系，行星圍繞太陽公轉，一般都是橢圓形的軌道，橢圓上的每個點與橢圓的中心存在距離遠近的問題。
冬至是二十四節氣之一，冬至日這一天，太陽直射南回歸線，北半球白晝最短，夜長最長，與此同時，北極圈以內，冬至日這一天，看不到太陽，稱之為極夜，但是，我們會發現一個奇怪的現象，冬至日這一天，地球處於近日點附近，但是冬至日前後，卻是北半球一年當中最冷的時候。
地球在每年的1月份距離太陽最近，當地球位於近日點附近時，與太陽的距離約為1億4710萬公里，而到了每年的7月份，地球則距離太陽最遠，位於遠日點附近，此時，地球與太陽的距離約為1億5210萬公里，兩者之間相差500萬公里，500萬公里是什麼概念呢？地球與月球的平均距離是38萬多公里。
地球
我們在地面上也能感受的到，並不是距離太陽越近，溫度越高，海拔越高的地方，溫度反而越低，海拔每上升1000米，氣溫下降6℃。
我們都知道，太陽與地球之間，隔著太空，太空基本上可以看作是真空環境，真空的特點是不傳導熱量，不傳播聲音，那麼，太陽的熱是如何傳播到地球的呢？熱的傳播方式有三種，傳導、對流和熱輻射，傳導和對流需要介質，而熱輻射就不需要介質，任何物體溫度只要高於0K，即-273.15℃時，就會釋放熱輻射，熱輻射也是真空環境下傳播熱量的唯一方式，所以，太陽的熱量是通過熱輻射傳播到地球的，通俗一點講，就是太陽釋放的電磁波傳播到了地球，與地球上的物體發生碰撞，就轉換為熱量了，太陽釋放的電磁波幾乎包括了所有的光譜的電磁波，可見光、紅外線、紫外線等等都可以看作是一種電磁波。
用望遠鏡看到的太陽
因為太陽不是直接通過介質將熱量傳播到地球的，所以，地球距離太陽的遠近，並不會直接影響地球上的溫度，冬至日，地球在近日點附近，北半球的溫度卻低，而夏至日，地球在遠日點附近，北半球的溫度反而高，出現這種現象的原因就在於太陽高度角的大小，太陽高度角為90°時，地球上的物體接受的太陽輻射最多，太陽高度角越小，接受的輻射量就越少，冬至日，太陽直射南回歸線，北半球各個地區正午的太陽高度角是一年當中最小的，反之，夏至日，太陽直射北回歸線，北回歸線以北的北半球各個地區正午的太陽高度角是一年當中最大的。
當然，接受太陽多少熱量，還要能保溫，地球上海拔高的地方，大氣層稀薄，熱量容易散失，而海拔低的地方，大氣層厚，熱量不容易散失，大氣的溫度根本來源是太陽輻射，但是直接來源則是地面的長波輻射，地球的表面在太陽的照射下，產生熱量，再以長波輻射的方式傳遞給大氣，空氣稀薄的地方，接受地面的長波輻射也比較少，與此同時，大氣對地面也有逆輻射，海拔高的地方，空氣稀薄、雲層少，對地面的逆輻射就少，總之，在對流層，大氣密度越高的地方，溫度越高，反之，越低。
地球上的大氣層從下往上，依次為對流層、平流層、中氣層、熱層和散逸層，溫度最高的地方其實是熱層和散逸層，國際空間站就在熱層的頂部運行，距離地面300多公里。
電離層（位於熱層）和散逸層，有的地方溫度高達2000℃至2500℃，但是呢，在這裡卻感受不到溫暖，如果把溫度計放在這裡測量溫度，顯示的都是在零度以下，因為電離層和散逸層的大氣分子之間的距離太遠了，運動速度快，所以，雖然溫度很高，但是卻沒有熱量。
地球上最頂部的大氣層的溫度高達2000℃至2500℃，但並不代表地球不適宜人類居住，也不代表太空飛行器不能經過電離層和散逸層返回地面，太陽表面的溫度是多少呢？太陽表面的溫度是6000℃，那麼，是不是意味著太陽也可以登陸呢？太陽大氣層內部會不會存在一個適宜生命生存的環境呢？其實是有可能的！
太陽溫度從大氣層到核心的變化
我們現在一般認為，太陽之所以發光發熱是因為核聚變的緣故，但是這在學術界存在爭論，人類現在還沒有一艘太空飛行器飛躍到太陽附近，去進行實際的測量，距離太陽最近的太空飛行器是美國的帕克太陽探測器，現在距離太陽表面約為2400萬公里。
帕克太陽探測器
如果太陽真的是在進行核聚變的話，那麼，中心的溫度一定會高於表面的溫度，太陽核心的溫度可能高達1500萬℃，如此一來，登陸太陽就沒戲了，地球上熔點最高的金屬是鎢，鎢的熔點在3415℃，就算用鎢做一個太空飛行器，到了太陽的表面也被烤化了。
