冬至是北半球一年中黑夜最长的一天，其核心原因是太阳直射南回归线，导致北半球日照时间最短、正午太阳高度角最低。这一现象由地球公转轨道与黄赤交角共同作用形成，且越往高纬度地区黑夜越长，北极圈内甚至出现极夜。尽管冬至标志着严寒的开始，但实际最冷天气常出现在“三九”前后，因地表积热需时间散失。
冬至夜最长的本质源于地球与太阳的相对运动。当太阳直射南回归线时，北半球接收的阳光最倾斜，单位面积获得的太阳辐射量最少，白昼被压缩至全年最短。此时正午太阳高度角达全年最低，影子长度则最长，古人曾用土圭测影法精准测定这一节气。值得注意的是，冬至虽黑夜最长，但日出并非最晚、日落也非最早，这与地球公转轨道的椭圆性及“真太阳时”与“平太阳时”的差异有关。
从气候规律看，冬至是阴阳转化的关键节点。尽管日照开始增加，但地表热量持续散失，导致气温仍会下降，民间“数九”习俗正是对寒冷期的阶段性记录。中国各地通过吃饺子、汤圆等食俗抵御严寒，而故宫“金光穿洞”、天坛“光照神版”等奇观，则巧妙利用冬至太阳角度形成独特景观。
冬至既是天文现象，也承载着文化寓意。它提醒人们寒冬虽至，阳气已悄然萌动。随着太阳直射点北返，白昼将逐日延长，万物在蛰伏中孕育新生。此时宜注重保暖与饮食温补，静待春回大地。
