De vineri, 22 decembrie, se instalează iarna astronomică, al cărei început este marcat de un moment precis, cel al solstiţiului de iarnă. El este legat de mişcarea anuală aparentă a Soarelui pe bolta cerească, o consecinţă a mişcării reale a Pământului în jurul Soarelui.
Solstiţiul de iarnă din emisfera nordică, la 22 decembrie, marchează începutul iernii astronomice, iar în această zi, cea mai „scurtă” din an, sunt cele mai puţine ore de lumină, respectiv cele mai multe ore de întuneric. Pentru Bucureşti, vor fi 8 ore şi 50 de minute de lumină naturală, iar durata nopţii are valoarea maximă, de 15 ore şi 10 minute.
Solstiţiile (când ziua este cea mai scurtă – sau cea mai lungă, în cazul solstiţiului de vară), ca şi echinocţiile (când ziua este egală cu noaptea) sunt consecinţa mişcarii reale a Pământului în jurul Soarelui şi a înclinării axei Pământului. Echinocţiile şi solstiţiile se produc atunci când Soarele ocupă aparent o anumită poziţie pe cer.
Solstiţiile şi echinocţiile au loc deoarece axa de rotaţie a Pământului este înclinată cu 23,4 grade în raport cu orbita Pământului în jurul Soarelui. Această înclinare determină anotimpurile planetei, deoarece emisfera nordică şi cea sudică primesc cantităţi inegale de lumină solară pe parcursul unui an.
În mod tradiţional, solstiţiile de vară şi de iarnă au ajutat la marcarea schimbării anotimpurilor – împreună cu echinocţiile de primăvară şi de toamnă. Cu toate acestea, meteorologii din zilele noastre folosesc în mod oficial înregistrările de temperatură pentru a trasa linii între anotimpuri.
Din martie până în septembrie, emisfera nordică este înclinată mai mult spre Soare, ceea ce determină primăvara şi vara. Din septembrie până în martie, emisfera nordică este înclinată mai departe de Soare, astfel încât se simt toamna şi iarna. În emisfera sudică, lucrurile stau invers.
Deoarece Pământul este înclinat pe axa sa, arcul pe care se deplasează Soarele în timpul zilei va creşte şi va scădea de-a lungul anului, pe măsură ce polul Pământului se îndreaptă fie spre Soare, fie se îndepărtează de acesta. Solstiţiul de iarnă are loc în punctul minim pentru emisfera nordică, când Soarele se află cel mai jos pe cer. În acest moment, Polul Nord al Pământului este îndreptat în direcţia opusă Soarelui (motiv pentru care este mult mai frig în emisfera nordică). Pentru persoanele care locuiesc în emisfera sudică, Polul Sud este îndreptat spre Soare, ceea ce face să înceapă vara.
Aşadar, în două momente din fiecare an – care se numesc solstiţii – Pământul este înclinat cel mai mult faţă de Soare. Emisfera înclinată cel mai mult spre Soare are parte de cea mai lungă zi, în timp ce emisfera aflată mai departe de Soare are parte de cea mai lungă noapte. În timpul solstiţiului de vară al emisferei nordice – care cade întotdeauna în jurul datei de 21 iunie – emisfera sudică trece prin solstiţiul de iarnă. De asemenea, în timpul solstiţiului de iarnă al emisferei nordice – care cade întotdeauna în jurul datei de 21-22 decembrie – în emisfera sudică este solstiţiul de vară.
