冬至就是太阳直射点位于南回归线上这一天的时间。北半球这一天白天时间最短、黑夜时间最长。太阳的高度角一年中最小的时候，而且日出的时间也是最短的。

当太阳直射到南回归线上时就开始往回走，并且向北移动。北半球接收到的太阳辐射能量逐渐增大。白昼的时间从今天开始一天天地变长。每天增加的时间大概在一到两分钟左右。纬度越高，延长现象就越明显。赤道附近的地区几乎没有这种现象。

冬至之后的白日渐长。冬至就是白天的时间越来越长的一个分水岭。过了冬至之后，太阳直射点不再向南移动了，而是开始往北走。北半球各地白昼一天比一天长，夜晚一天比一天短。该过程一直延续到第二个夏天。

很多人会有这样的错觉，在冬至之后仍然会感到寒冷，天空也没有变得明亮起来。感觉到的和真实的天文现象之间存在一定的误差。冬至之后太阳辐射量逐渐增大，但是地表热量收支仍然为负值。地面上积累起来的热量仍然在不断地散发出去。气温继续下降。这就是冬至之后还会有小寒、大寒的原因。天文上的拐点和气象学上的人体冷暖感受是不一致的。

具体的每天变化的情况。北纬40°左右，在冬至之后每一天的白天都会增加大约1分钟。一个星期之后就可以多出来八九分钟的日光了。一个月总共多了半个多小时左右。虽然变化很小但是会慢慢积累起来。到立春的时候，黑夜的时间会比冬至晚将近一个小时。变化的程度由纬度决定。哈尔滨冬至之后每天的白天时间会增加大约2分钟左右。广州最多只能增加几十秒钟。

南半球的情况正好与之相反。北半球的冬至日就是南半球的夏至日。南半球这一天白天时间最长，之后白天的时间就会逐渐变短。南北半球的季节是相反的，白昼的变化趋势也是相反的。太阳直射点在南北回归线上来回移动，从而造成世界各地白昼时间长短的变化，这就是一年中昼夜长短的变化规律。

古人对冬至的观测很重视。用圭表来测量影子，在冬至这一天中午的时候，影子会一年中最长。从这一天起，太阳的日影就开始变短了。古人就是用这种方法来确定节气、安排农事的。冬至大如年之说，其根本原因就是它标志着阳气回升的开始。阴气达到极致之后就会衰减，阳气也开始萌动。白天变长表示阳气逐渐增多。

北半球冬至之后白日渐长，南半球冬至之后白日渐短。南半球的冬至是在六月份，而北半球这个时候则是夏至。南半球六月二十二日左右的时候白昼时间最短，之后白昼就会逐渐变长。原理相同，都是由于地球公转过程中太阳直射点从回归线上向赤道移动再回到回归线所造成的影响。

每年12月21日至23日之间，当太阳位于黄经270°的时候。冬至点就是该天体的位置。地球围绕着太阳做椭圆运动，公转的速度并不是一直相同的。冬至前后地球接近近日点，公转速度比较快。该因素会使得白昼变长的速度减慢，并不是每天都以同样的速度增长。

民用曙暮光时间也是一样会随着变化。日出和日落的定义就是太阳上缘与地平线相交的时间。再加上大气折射的影响，实际上所见的日出日落的时间要比几何计算要稍长一些。高纬度地区的冬至前后会出现极夜的情况。北极圈内太阳始终不露脸于地平线上。冬至之后极夜的范围就开始变小了，白天由没有变成有的时候又慢慢恢复过来。

日照长短会直接改变生物的节律。植物对光周期有感应作用，即随着日间的长短而发生的变化。冬至之后白昼变长会促使一些植物开始进入春化的阶段。动物的繁殖周期和日光的长短有关。养鸡场补光就是模仿日光来增加对产蛋的影响。在自然状态下，冬至之后母鸡的产蛋数量就会逐渐增加。

冬至之后的日出时间并不会马上变得比较早。有意思的是，在冬至之后的日出仍然会往后推大约两周的时间，而日落后就已经开始了推迟。白天变长是由于日落的时间往后推迟的程度比日出推迟的程度大。均时差是造成该现象的原因之一。太阳日长在一年里会有所不同。冬至附近的真太阳日比平太阳日要长一些。因此日出的时间会在冬至之后的前十天还要晚上几分钟。到一月份上旬的时候，太阳才会开始慢慢提前升起的时间。日落后于十二月上旬开始推迟。

阴历和阳历之间的不同还表现在冬至日上。公历冬至一般定于十二月二十一日至二十三日之间。农历冬至是十一月份，因此会有冬至在十一月十五前后不差两三天的说法。二十四节气根据太阳的位置来划分，公历日期比较固定。

冬至前后几天白昼长短的变化最为缓慢。夏至也属于二至之一。古人把二至称为至。至就是极点的意思。极点附近的导数趋于0。从冬至开始到之后的变化率逐渐增大。到了春分、秋分的时候，白昼和黑夜的变化幅度最大。春分的时候每天白天可以多出两到三分钟的时间。

测量白昼的时间长短就可以看到日出和日落的时间表了。各地天文台所公布的日出、日落时间已经精确到了分钟。和前两天进行比较就可以发现延长的趋势。手机上的天气应用程序也会给出这样的信息。连续观测一个星期之后，日落时间变晚、日出时间变早的累积影响就可以被感觉到。

冬至之后，白日渐日增长，每天增加1-2分钟的时间，一直持续到夏至。从夏至开始，白天越来越短，循环往复。由于太阳直射点在南北回归线之间来回移动所造成的周期性变化就是此轮回的原因。地球自转轴倾斜的角度为23°26′，这就是四季变换以及昼夜长短的变化的基础。倾角不变、黄赤交角也不变的情况下，日照变化的规律就会固定下来。