本文最初写于 2015 年。已根据最新信息进行更新。
1. 2020 年冬至是哪一天，*确切*地说？
差不多就是现在。冬至总是发生在太阳恰好位于南回归线正上方的时候，*东部时间 12 月 21 日上午 5:02*。根据这个特殊时刻的确切时间，对于北半球的不同时区来说，冬至可能会被分成两天。但今年，我们都在同一天。
2. 到底什么是至日？
至日是地球北极相对于太阳最远离的精确时刻。地球的自转轴——地球围绕其旋转的轴线——总是指向太空中的一个固定点，非常靠近北极星。随着地球绕太阳公转，地轴有时会朝向太阳倾斜，有时会背离太阳，其余时间则介于两者之间。夏至是地轴朝向太阳倾斜的时候，冬至是地轴背离太阳的时候。
3. 那么这对地球上的我们意味着什么？
当轴线背离太阳倾斜时，地球表面的某个区域在黑暗中花费的时间会比在光明中的时间多。当它朝向太阳倾斜时——就像南半球现在一样——地球上的某个区域在光明中花费的时间会比在黑暗中的时间多。在至日，这种效应最强。
所以今天是在北半球一年中白天最短的一天，今晚将是最长的一夜。
4. 白天变短是否解释了为什么冬天寒冷？因为日照时间更短？
部分原因。但更大的原因在于太阳光的角度。在冬天，太阳一整天都非常低地挂在天上，因此太阳的光线强度较弱。它们以比夏天更倾斜的角度照射到地面。这意味着相同量的阳光被分散到更大的区域。阳光强度较弱意味着热量较少。这导致了寒冷。
5. 那么，如果这是今年最长的一夜，明天晚上的日落时间会比今晚晚，对吧？
严格来说，是的。如果我们不*过于*仔细地查看数据，一年中最长的一夜就是日落最早和日出最晚的时刻。但实际上，这比这要复杂得多（好吧，是非常复杂）。地球绕太阳的轨道不是一个完美的圆，所以最早的日落和最晚的日出实际上都不会发生在至日。我们稍后会解释原因。
首先，从实际角度来看，几周前日落已经最早了（确切日期因地点而异），而黑夜的到来已经推迟了一段时间。万岁！但是日出时间则相反：太阳还要几周才迎来最晚的日出。要到一月初，日出时间才会再次开始提前。
如果您想查看您所在地区日出日落时间的完整列表，*美国海军天文台计算器*是天文学家用来查找此类数据的工具。输入您的州和城市（或非美国地区的纬度和经度），您将看到全年的日落和日出时间，并且可以看到最早的日落发生在十二月的前半月。
一旦您了解到这种现象确实存在，就让我们深入探讨一下原因。根本原因是地球的轨道是椭圆形的，而不是圆形的。要确切地理解这需要一些精妙的天体力学效应——即“日行迹”，如果您一年中每天在同一时间拍摄太阳的照片，就会在天空中看到一个八字形。这里有一个小动画，展示了一年中每天同一时间的景象。
如果地球的轨道是一个完美的圆，太阳就会简单地在天空中沿着一条直线来回移动。但在其椭圆轨道上，它在一月份会稍微加速，那时地球离太阳最近；在七月份会稍微减速，那时我们离太阳最远。这些速度上的差异意味着太阳会画出这个八字形。
日行迹会影响日出和日落时间。在至日，太阳比地球轨道为圆形时所处的位置稍微靠西一些，所以日落时间会稍微早一些。至日几天后，太阳会到达日行迹八字形的另一侧，日落时间会比地球轨道为圆形时稍晚一些。这意味着在至日，日落和日出时间都会比我们拥有圆形轨道时早几分钟，而在十二月初则会晚几分钟。当您将这两种效应结合起来——至日和日行迹——日落时间最早在至日之前的几周，而日出时间最晚在至日之后的几周。
您很高兴问了这个问题，不是吗？
