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现代天文科学测定，冬至这天，太阳运行至黄经270°（冬至点），太阳直射地面的位置到达一年的最南端，太阳几乎直射南回归线（又称为冬至线），阳光对北半球最为倾斜。因此，冬至日是北半球各地一年中白昼最短，黑夜最长的一日，并且越往北白昼越短，黑夜越长。冬至是一年里太阳最偏南的一天，是太阳南行的极致。冬至过后它将走“回头路”，阳光直射点开始从南回归线（23°26′S）向北移动，北半球白昼将会逐日增长。冬至过后，夜空星象则完全换成冬季星空，并且从今天起开始“进九”。

冬至是太阳直射点南行的极致，这一天太阳光直射南回归线，太阳光对北半球最为倾斜，太阳高度角最小，是北半球各地白昼最短、黑夜最长的一天。冬至也是太阳直射点北返的转折点，这一天过后，它将走“回头路”，太阳直射点开始从南回归线向北移动，北半球（中国位于北半球）白昼将会逐日增长。

天文历法：冬至，作为中国二十四节气的一个重要节点，这是地球赤道以北地区白昼最短、黑夜最长的一天。冬至是太阳南行的极致，这天北半球的太阳高度最小。冬至这天太阳光直射南回归线，太阳光对北半球最为倾斜。冬至是太阳南行的转折点，这天过后它将走“回头路”，太阳直射点开始从南回归线（23°26′S）向北移动，北半球（中国位于北半球）白昼将会逐日增长。由于冬至前后，地球位于近日点附近，运行的速度稍快，这造成了在一年中太阳直射南半球的时间，比直射北半球的时间约短8天，因此北半球的冬季比夏季要略微短一些。

斗转星移涵义：冬至有“日南至”之称，是反映太阳光直射运动的节气。冬至这天太阳南行到极致，太阳光直射南回归线，自冬至这天起太阳直射点往北回返，冬至是"日行南至，往北复返"的转折点，此后太阳高度回升、北半球各地白昼逐日增长。冬至标示着太阳新生、太阳往返运动进入新的循环。冬至是一个吉日，如《汉书》中说：“冬至阳气起，君道长，故贺。”过了冬至，白昼一天比一天长，太阳回升，是一个太阳直射点往返循环的开始，应该庆贺。

早在二千五百多年前的春秋时代，我国就已经测定出了冬至的时间，即每年公历的12月21日至23日之间。此时太阳黄经达270°，太阳光直射南回归线，是北半球各地白昼最短、黑夜最长的一天，也是在这一天太阳直射点开始向北移动，北半球的白昼会逐渐增长。