冬至日太阳直射点在南回归线上（即南纬23°26′），南半球各地昼最长，夜最短，各地昼长达到最大值。
南半球纬度越高的地方，白昼越长，黑夜越短，南极圈内出现极昼现象。北半球则完全相反。地球上距南回归线越远的地方，太阳光线越倾斜，获得的太阳光热越少。
每年的12月21、22日或23日，太阳直射点在南回归线上（即南纬23°26′）地球上距南回归线越远的地方，太阳光线越倾斜，获得的太阳光热越少。相比之下，此时南半球比北半球获得的热量多。
由于太阳辐射到地面的能量仍比地面向空中发散的少，所以在短时间内气温继续降低。一般北半球12、1、2三个月是冬季，南半球是夏季。