冬至时太阳直射到南回归线上。北半球的白昼时间最短、黑夜时间最长。天文现象一般在每年12月21日或者22日出现。2025年的冬至日期为12月21日23小时03分钟。时间精确到分钟。地球自转轴倾角为23.5度。该倾斜角一年中都是固定的。地球围绕着太阳运转的时候，北半球有的时候向着太阳，有的时候背着太阳。向太阳的方向时，白天就会变长。背离的时候白昼变短了。冬至就是背离到极致的时候。

过了冬至这一天之后，太阳直射点就会向北移动。移动速度很慢。一天之内大约只移动了不到0.1度。用肉眼是看不见的，但是用天文仪器就可以检测到了。冬至之后的白天确实是变长了。每天所增加的时间并不多。刚开始的时候每天只会增加几十秒钟。纬度不一样，增加的数量也不一样。北京冬至后的第一个白天会多出大约40秒钟的时间。哈尔滨增加很多，而广州则减少一些。整个过程一直持续到夏至这一天，此时太阳直射点位于北半球，并且白昼时间最长。之后又逐渐缩短直至冬至时再次达到最短白昼的时间。一年之中就如此周而复始地进行着。每年都会按照这样的规律来运转。

地球公转轨道并不是一个完美的圆形。是椭圆。太阳位于一个焦点处。一月份的时候地球距离太阳最近。近日点是指在七月左右的时候距离太阳最近的一点；而远日点则是指在七月之后距离太阳最远的一个位置。近日点时，由于地球公转速度加快，在近日点附近会出现一些特殊的天文现象。远日点速度慢。速度的变化会影响到白昼和黑夜的时间长短。冬至之后，地球正在向近日点运动。公转的速度正在变快。太阳直射点向北移动的速度并不是一直不变的。天文学家都知道了，普通老百姓不需要去理会。只需要知道白昼越来越长的趋势就可以了。

很多人觉得冬至之后的白日渐长并不明显。原因就是变化量很小。一天只多了一分钟都没有。一周下来就多了几十分之一的时间。日落的时间开始的时候可能会一直提前几天。均时差就是指的现象。由于地球自转轴倾斜以及椭圆形轨道的影响所造成。冬至之后的日落时间可能会再推迟几天才会逐渐变晚。但是日出的时间却越来越早了。白天的时间长度会随着季节的变化而变化，在冬天的时候，一天当中白天的时间就会逐渐变长。日落时间延后只是一种现象。天文计算不会出错，但是民用的时间系统可能会有所变动，时区的划分也会产生一定的影响，但是地球自转的周期却是稳定的。原子钟的测量精度可以达到纳秒级别。

纬度越大，这种现象就越突出。北极圈内的冬至时分会出现极昼现象，太阳整日都不会升起。过了冬至之后，极夜就会慢慢变短了。最后就变成了极昼现象，在赤道附近的变化比较小。全年的白天气温一般都保持在12个小时左右。温带地区的四季变化明显。中国的大部分领土位于北温带。北京市位于北纬40度左右的地方。冬至的时候白昼只有9小时20分钟。夏至时白昼会大于15个小时。半年的时间内，白昼的时间增加了五个小时左右。算上的话一天之内变化不超过两分钟。人体生物钟的变化是缓慢的过程，并且不容易被察觉到。要查看日历来知道天气预报中的日出、日落的时间。

古人对于这种变化非常敏感。由于缺乏准确的时间计量器具。圭表测影可以知道冬至这一天影子最长。过了冬至之后影子就会逐渐变短了。皇家天文台就是做这种事情的。民间流传着一首“数九歌”，即一九二九不出手，三九四九冰上走，冬至开始数九，共九个九天，八十一天之后春暖花开。在这八十一日中，白昼越来越长。气温反而更冷。由于地表热收支仍然处于亏损状态。冬至并不是最寒冷的时候，在大寒和小寒之间才是最冷的时候。在海洋性气候区中，这种延迟会更加突出。

现代气象学中不使用数九的方法来计算气温的变化。用候平均气温。连续五个自然日的日均气温小于等于10℃就可认为进入了冬天。一般来说，北京进入冬天的时间大约是11月初。比冬至要早1个半月。气象四季与天文四季并不一致。普通人都喜欢用节气来表示时间。立春、立夏、立秋、立冬。二十四节气属于阳历系统。表示太阳位于黄道上某一点的位置。冬至就是第22个节气。之后就到了小寒、大寒这两个节气，然后才是立春。白昼长短的变化就是由于地球公转所引起的直接结果。该物理过程不存在任何含糊不清的地方。

民用照明用电量和白天长短有直接的关系。冬至前后傍晚亮灯的时间最晚。过了冬至傍晚亮灯的时间每天只推迟了不到一分钟。一个月会晚二十多分钟。电力调度部门会用到一些特定的计算公式。纬度和经度都得填进去。还要考虑到当地的地形遮挡情况。山上的日落后于平原。高楼林立的城市天际线会遮挡阳光。规划部门需要计算出冬至日满窗日照的时间。这是按照建筑规范强制性的规定。新建住宅的大寒日日照时间不少于两个小时。旧区改造时间不得少于一个小时。这些数据的背后就是天文学上的计算。

生物活动也会受到光周期的影响。鸡、鸭等禽类的产蛋率在冬天会降低。缺少光线不能使脑垂体会产生相应的激素。养鸡场使用人工补光。每天要保证14～16个小时的光照时间。产蛋率就可以保持在一个较高的水平上。植物开花主要依靠日光长度。菊花属于短日性植物，秋天天色变暗的时候才会开花。一品红也是一样的道理。知识园艺工作者要掌握的知识有以下几点。冬至之后白昼越来越长的事实对于农业生产的指导作用是很大的。大棚种植户会根据日间的光照情况来决定何时开启补光灯。省电之后还可以保证产量。

航空、航海使用的晨昏蒙影时间。日出之前、日落之后这段时间里天空还会有光芒。叫民用曙暮光。太阳位于地平线上的0-6度范围内。这段时间可以看清楚地面上的大规模参照物。飞行员和驾驶员通过这个窗口来决定起飞和降落的时间。冬至前后曙暮光的时间是最短的。高纬度地区的长度要短一些。圣彼得堡冬至的时候，日出和日落之间的时间只有半个小时左右。赤道地区的全年时间都只有二十几分钟。这种变化规律需要航空天气预报部门及时更新。机场航图上标出了各个季节的日出、日落时间表。精确到分钟。空管按照此切换跑道灯光等级。

电视台、电台也得把播音的时间表调过来。中波广播在晚上可以传播很远的距离。由于电离层D层消失了。短波通信依靠F层的反射进行传播。冬至到春节这段时间内，电离层的性质会随着季节的变化而发生变化。无线电管理机构所监测到的数据也会体现出来。所有的工程细节都是和太阳的位置有关联的。太阳是地球上的大部分能量最终的源泉。白昼和黑夜的变化是由地球自转轴倾斜所导致的四季更迭。每年都是一样的事情，并且不会有例外。

下次地球自转轴指向发生变化需要经过两万六千年的时光。那是岁差周期。人类文明的历史还不足一个岁差周期的零头。现有的历法就足够准确了。格里高利历每隔400年有一个闰年。误差三千多年才差一天。普通人的寿命不可能达到那个时候。不需要担心什么了。知道冬至过后白天就多了一点，时间也一天天地变长了就可以了。根据自然规律，在地球上有了液体状态的海水之后就开始出现了。寒武纪生命大爆发之前就已经确定了。三叶虫曾经感知过，恐龙也曾经感知过，而现在轮到人类去感知了。没有什么好说的，天文台的数据可以查询到。打开手机上的天气软件就可以看到日出、日落的时间了。看一下去年和今年同一时间的对比。数字说明一切。冬至之后白昼会变长。每天多出几十秒钟来积累。等到了夏至的时候再把它们还回来。