يبدأ فصل الشتاء عندما تمتد أشعة الشمس على مساحة أكبر، مما يؤدي إلى انخفاض درجات الحرارة. يعود سبب هذا التغير إلى انحراف محور دوران الأرض بمقدار 23.5 درجة، مما يجعل الشمس تصل إلى أقصى ميل جنوبي لها في 21 ديسمبر.
وفقا للباحث الفلكي ملهم محمد هندي، سيحدث أقصى ميل جنوبي للشمس يوم السبت 21 ديسمبر، وعقب ذلك تبدأ الشمس في الانتقال شمالًا، مما يشير للبداية الفلكية لفصل الشتاء التي تستمر لمدة 89 يومًا. وتختلف بداية الشتاء حسب الموقع، ففي السعودية، يبدأ عادة في أوائل ديسمبر ويصل إلى ذروته في منتصف الشهر.
يشهد يوم الانقلاب الشتوي أطول ليلة وأقصر نهار في السنة. ففي مكة المكرمة، يصل طول النهار إلى 10 ساعات و50 دقيقة، بينما يمتد الليل إلى 13 ساعة و10 دقائق. وفي الرياض، يبلغ طول النهار 10 ساعات و37 دقيقة مقابل 13 ساعة و23 دقيقة لليل. في المنطقة الشرقية، يمتد النهار إلى 10 ساعات و29 دقيقة وتتجاوز ساعات الليل 13 ساعة و31 دقيقة، بينما تسجل محافظة طريف أطول ليلة في المملكة بطول 13 ساعة و55 دقيقة.
ويزداد طول الليل كلما اتجهنا شمالًا، وصولًا إلى القطب الشمالي الذي يشهد ليلاً يمتد لستة أشهر. اعتبارًا من 22 ديسمبر، يبدأ الليل في التناقص التدريجي حتى يتساوى مع النهار في الاعتدال الربيعي الذي سيحدث في 20 مارس.
