1、冬至日的天文现象
每年的12月21、22日或23日。太阳直射点在南回归线上（即南纬23°26′），南半球各地昼最长，夜最短。南半球纬度越高的地方，白昼越长，黑夜越短，南极圈内出现极昼现象。
北半球则完全相反。地球上距南回归线越远的地方，太阳光线越倾斜，获得的太阳光热越少。相比之下，此时南半球比北半球获得的热量多。由于太阳辐射到地面的能量仍比地面向空中发散的少，所以在短时间内气温继续降低。一般北半球12、1、2三个月是冬季，南半球是夏季。
2、四季更替的地理现象
地球绕太阳公转的轨道是椭圆的，而且与其自转的平面有一个夹角。当地球在一年中不同的时候，处在公转轨道的不同位置时，地球上各个地方受到的太阳光照是不一样的，接收到太阳的热量不同，因此就有了季节的变化和冷热的差异。
在气候上，四个季节是以温度来区分的。在北半球，一般来说每年的3～5月为春季，6～8月为夏季，9～11月为秋季，12～2月为冬季。在南半球，各个季节的时间刚好与北半球相反。南半球是夏季时，北半球正是冬季；南半球是冬季时，北半球是夏季。在各个季节之间并没有明显的界限，季节的转换是逐渐的。
