冬至是一年中白天最短、夜晚最长的日子,通常发生在12月21日或22日。在这一天,太阳的变化主要体现在以下两个方面:

1. **太阳高度角**:
- 冬至时,太阳直射点位于南回归线(南纬23.5度)。在北半球,太阳高度角达到一年中的最低点,因为此时太阳光线的入射角度最小。在北纬较高的地区,太阳甚至在地平线以下,导致白昼时间极短。
- 在南半球,情况则相反,太阳高度角达到一年中的最高点,因为此时太阳直射点在南半球。
2. **太阳运动轨迹**:
- 在北半球,冬至前后,太阳的轨迹从东南升起,西南落下,逐渐向西北移动。太阳升起和落下的时间都会逐渐变晚,导致白昼时间逐渐变短。
- 在南半球,太阳的轨迹从东北升起,西北落下,逐渐向东南移动。太阳升起和落下的时间都会逐渐提前,导致白昼时间逐渐变长。
随着时间推移,太阳高度角和运动轨迹都会发生变化。从冬至开始,太阳的高度角会逐渐升高,白昼时间也会逐渐变长,直到夏至(6月21日左右)时达到最高点。这是由于地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的,地球在接近太阳的一侧(近日点)时,公转速度较快;在远离太阳的一侧(远日点)时,公转速度较慢,从而产生了这种变化。
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