Początek astronomicznej zimy

Orbita okołosłoneczna Ziemi wyznacza w przestrzeni płaszczyznę, którą astronomowie nazywają ekliptyką. Ekliptyka ta zrzutowana na rozgwieżdżone niebo przecina 13 gwiazdozbiorów: 12 dobrze znanych gwiazdozbiorów zodiakalnych i konstelację Wężownika. W tych właśnie trzynastu gwiazdozbiorach możemy obserwować Słońce na przestrzeni całego roku.

Gdyby oś obrotu naszej planety była nachylona pod kątem 90 stopni do ekliptyki, nie mielibyśmy pór roku. Na każdej szerokości geograficznej dzień trwałby zawsze tyle samo czasu, a Słońce zawsze górowało na jednej i określonej wysokości. Taka sytuacja panuje na przykład na Merkurym.

Oś obrotu Ziemi tworzy jednak kąt 66,5 stopnia z ekliptyką, dzięki czemu na naszej planecie występują zmiany pór roku spowodowane różną długością dnia.

Ze względu na nachylenie osi obrotu Ziemi do ekliptyki, ekliptyka tworzy kąt 23,5 stopnia z równikiem niebieskim (czyli rzutem równika ziemskiego na sferę niebieską). Słońce może więc znajdować się od 23,5 stopnia pod równikiem niebieskim do 23,5 stopnia nad nim. W pierwszym przypadku, na półkuli północnej, nasza dzienna gwiazda przebywa bardzo krótko nad horyzontem, a my nazywamy ten dzień przesileniem zimowym lub początkiem astronomicznej zimy. Pół roku później mamy do czynienia z drugim przypadkiem. Występuje przesilenie letnie, Słońce najdłużej przebywa nad horyzontem rozpoczynając tym samym astronomiczne lato.

W tym roku najniżej pod równikiem Słońce znajdzie się właśnie 21 grudnia o godz. 18.11. Nasza dzienna gwiazda wstąpi wtedy w znak Koziorożca i rozpocznie tym samym astronomiczną zimę. Tego dnia w Warszawie Słońce wzniesie się maksymalnie tylko niespełna 15 stopni nad horyzont, a dzień będzie trwał tylko 7 godzin i 42 minuty.