冬天天氣寒冷的原因有很多。首先，地球的自轉軸與軌道是有一定角度的，這導致了地球在繞太陽執行時，接收到的陽光輻射相對較少。這意味著冬季時，太陽直射的角度較低，陽光照射到地球的面積更廣，但是能量更分散，導致氣溫下降。

其次，冬季地球的北半球大部分地區離太陽較遠，太陽光照射到地面時需要穿過更長的大氣層，大氣層會吸收和散射部分太陽光的能量，使得地面獲得的熱量更少。

此外，冬季地面上的雪和冰可以反射太陽光的大部分能量，使得地面無法吸收足夠的熱量，進一步降低了氣溫。而冬季的天空也常常是晴朗而乾燥的，這使得地面的熱量很容易透過輻射散失掉。

最後，冬季時地球上的大氣環流也會影響氣溫。北半球的冬天，寒冷的空氣會從極地地區向低緯度地區移動，這導致了冷空氣的南下和熱空氣的北上，進一步加劇了冬季的寒冷。

綜上所述，冬天天氣寒冷的原因主要是由於地球自轉軸與軌道的角度、地球與太陽的距離、大氣層的吸收和散射、地面的反射和輻射散失以及大氣環流等因素共同作用所致。