但由于地轴倾斜了大约23.5度,即地球赤道平面与公转轨道平面存在23.5度的夹角(黄赤交角),在地球绕着太阳公转时,太阳直射地球的区域会从南纬23.5度至北纬23.5度之间变化。
在被太阳直射的区域,可以接收到更为集中的太阳能量,所以那里就会处于炎热的夏季。而距离太阳直射点越远的区域,太阳的高度角越低,这使得太阳能量越分散,地表难以获得足够多的热量,所以那里的气温就越低。
在太阳直射南纬23.5度的区域,也就是南回归线之时,北半球的太阳高度角达到最低,气温也会变得很低,此时就是我们所说的冬至。在冬至时,北半球白昼最短,黑夜最长,导致地表热量散失得更快,气温下降得更为明显。
在冬至之后,太阳直射点开始向北移动,北半球的白昼也变得越来越长,但气温并不会随之变得越来越高。在冬至之后,还有小寒、大寒两个节气,气温其实还会进一步降低,这与气候系统的滞后效应有关。
冬至过后,已经彻底冷下来的大气和海洋需要足够长的时间才能恢复温度。与此同时,地表仍然不断散发热量。因此,地球的气候系统具有滞后效应,这会导致气温继续下降,直到达到最低温度。
总之,虽然冬至时地球接近于近日点,但由于地轴倾斜、太阳高度角、气候系统的滞后效应等因素交织在一起,共同决定了冬至时的气温仍然较低,而且之后还会进一步变低。
尽管目前日地距离远近对地球气温影响不大,但在遥远的未来,太阳温度变得越来越高,最终会让地球变得越来越热。当前,太阳已经耗尽了核心区域大约一半的氢燃料。在未来数十亿年里,太阳的核聚变反应会越来越剧烈,太阳温度将变得越来越高。
据估计,10亿年后的太阳光度将是现在的1.1倍,这足以把地球变成大火炉,让地表的液态水大量蒸发殆尽。未来,人类要想继续在地球上生存下去,可以尝试把地球推离太阳一段距离,让地球在更大的轨道上绕着太阳转动。