كشفت الحسابات الفلكية أن فصل الشتاء يبدأ رسميا الأربعاء المقبل 21 ديسمبر، ويستمر 88 يوما و23 ساعة و38 دقيقة.
فى يوم 21 من شهر ديسمبر تقريباً تسقط أشعة الشمس متعامدة على مدار الجدى، وتكون أشعة الشمس شديدة الميل على نصف الكرة الشمالي وشبه عمودية على نصف الكرة الجنوبي فيما عدا مدار الجدي، حينئذ يقل طول النهار عن طول الليل في نصف الكرة الشمالى، أى أنه خلال الانقلاب الشتوي (حول يوم 22 ديسمبر) يكون الوضع في نصف الكرة الشمالي معاكسا لما هو عليه في نصف الكرة الجنوبى.
وتكون حرارة أشهر الشتاء منخفضة لسببين رئيسين، هما: سقوط أشعة الشمس على سطح الأرض وميلها حد أقصى عن العمودي على سطح الأرض، فالأشعة المائلة أقل حرارة من الأشعة العمودية، نظرا إلى أن الأشعة المائلة تخترق مسافة أطول فى الجو، ما يجعلها تتعرض إلى كثير من الانعكاسات على السحب والامتصاص بفعل العوالق الجوية وغازات الجو، كما أنها تنتشر على مساحة أكبر، ما يقلل شدتها .
السبب الثانى طول الليل وقصر النهار، فالنهار القصير يعنى وجود فرصة أقل لاكتساب الطاقة الحرارية من الشمس، والليل يعني وقتا أطول لفقدان الطاقة إلى الفضاء الخارجي بفعل إشعاع الأرض .
لتفسير سبب حدوث الفصول الأربعة، يأتى نتيجة وجود الشمس فى مدار ظاهرى بالنسبة إلى نجوم الخلفية السماوية التى تظهر ثابتة فى السماء، فهذا المدار يعرف بدائرة البروج، ونتيجة دوران الأرض حول الشمس وميل محورها على مستوى مدارها تحدث الفصول الأربعة وبالترتيب تكون الشتاء ثم الربيع ثم الصيف ثم الخريف
