地球围绕太阳公转时，地轴与公转轨道面始终保持约66.5°的倾斜角，这使得太阳直射点在南北回归线之间往返移动。对于北半球而言，每年12月22日前后的冬至，太阳直射南回归线，此时北半球各地白昼达到全年最短，黑夜达到最长。
冬至过后，太阳直射点开始北移，北半球接收到的太阳辐射逐渐增多，白昼时间随之变长。以北京为例，冬至日日出约在7:33，日落在16:53，白昼仅约9小时20分钟；而冬至后10天，日出提前至7:28，日落延后至17:05，白昼延长到约9小时37分钟，每天白昼大约增长1-2分钟。
这种变化在日常生活中能明显感知：清晨出门时，天不再像冬至前那样漆黑一片，而是透出微光；傍晚下班时，夕阳落山的时间也悄悄推迟，路灯亮起的时刻逐渐延后。尽管此时仍处于寒冬，气温可能持续走低，但白昼的悄然变长，已在暗示春天的临近。
因此，冬至是北半球昼夜变化的“转折点”，过了冬至，白昼一天天变长，黑夜一天天变短。所谓“冬至后亮得越来越晚、黑得越来越早”，其实是对节气规律的误，真实的自然节律，正沿着“昼渐长，夜渐短”的轨迹，悄然铺展。