Zimným slnovratom sa začína astronomická zima

Zároveň je v našich zemepisných šírkach noc z 21. na 22. decembra najdlhšia v roku a 21., respektíve 22. december sú najkratšie dni roka.

V okamihu zimného slnovratu sa Zem na obežnej dráhe okolo Slnka ocitne v bode, keď slnečné lúče dopadajú kolmo na obratník Kozorožca (rovnobežka zodpovedajúca približne 23 a pol stupňu južnej zemepisnej šírky). Pozorovateľ, ktorý stojí na tomto mieste, má slnko v čase poludnia presne v nadhlavníku a jeho postava nevrhá tieň. V rovine obratníka Kozorožca sa nachádza stred slnečného kotúča. Severná pologuľa Zeme je v tejto chvíli najviac odklonená od Slnka. V miernych zemepisných šírkach sú dni krátke a slnko vychádza len nízko nad obzor, čo spôsobuje chladné počasie.

Slnko napríklad v Bratislave vyjde 21. decembra ráno o 7. hodine 39. minúte a zapadne o 16. hodine, teda bude nad obzorom iba 8 hodín a 21 minút. Napriek neveľkej geografickej rozlohe sú aj na Slovensku badateľné rozdiely v dĺžke dňa. V Žiline napríklad slnko vyjde o 7.37 h a zapadne o 15.48 h, teda bude nad obzorom len 8 hodín a 11 minút.

V smere od západu na východ sa zasa menia časy východov a západov slnka a to nielen počas slnovratu, ale celoročne. Napríklad v Michalovciach slnko v prvý zimný deň vyjde už o 7.22 h a zapadne o 15.38 h. Teda posun medzi východom a západom republiky predstavuje 17 minút.

Po zimnom slnovrate sa dni začnú opäť predlžovať. Toto predlžovanie je spočiatku nenápadné a neprebieha symetricky. V ranných hodinách ho ešte nebadať, pretože najneskoršie východy slnka nastanú až na Silvestra po Novom roku (v Bratislave o 7.42 h). Naopak, poobede začínajú prvé minútky svetla pribúdať už pred slnovratom, pretože najskoršie zapadá slnko v dňoch okolo 10. až 15. decembra (15.57 h pre Bratislavu).

Striedanie ročných období vyplýva zo sklonu zemskej osi. Keby bola zemská os kolmá na obežnú dráhu Zeme, dopadali by slnečné lúče po celý rok kolmo na rovník. Zemská os je však naklonená o 23,5 stupňa.

Vďaka tomuto sklonu aj miesto, na ktoré kolmo dopadajú slnečné lúče, kolíše počas roka medzi obratníkom Kozorožca (23 a pol stupňa južnej zemepisnej šírky) a obratníkom Raka (23,5 stupňa severnej zemepisnej šírky). V období jarnej či jesennej rovnodennosti dopadajú kolmo na rovník.

V oblasti za severným polárnym kruhom (90 mínus 23,5 stupňa – teda 66,5 stupňa severnej zemepisnej šírky) dokonca slnko istý čas nevychádza vôbec a panuje tu polárna noc.