冬至是怎么来的？我国古人很早就重视观察太阳，月亮的运行规律。
夏朝之前，就有人以土圭测日影，发现了“夏至至短，冬至至长”，“春分秋分，日亱平分”。最先是先确定了“二分二至”，再得出“四立”：立春，立夏，立秋，立冬。然后推而广之，而逐步制定完善成二十四节气。所以，冬至，最初是位于北半球的中国古人观测日影长短变化发现的。冬至为何日影最长？影子的长短跟太阳高度角有关。一天中有无数个太阳高度角，其中地方时12时的太阳高度角称为正午太阳高度角，正午太阳高度角是一天中太阳高度角的最大值太阳高度角越大，影子越短；反之亦然。古人所说的“冬至至长”，指的是与其他日子相比，冬至日的正午影子最长，即正午太阳高度角最小。冬至就是冬天到了吗？冬至日前后，我国各地基本就进入冬天了。有以下原因：（1）冬至日正午太阳高度角最小。冬至日，北回归线及以北地区达到一年中正午太阳高度角的最小值，正午太阳高度角越小，热量条件越差。
（2）白昼时间最短。冬至日，是北半球昼最短、夜最长的日子，这也是影响热量条件的因素。
（3）冷空气活动频繁。冬至日前后，亚洲高压异常强大，常常驱动冷空气南下，形成大规模降温天气。冬至为何不是一年中最冷的？冬至这一天，是北回归线及其以北地区正午太阳高度角最小的一天，是北半球昼最短、夜最长的一天，但为什么却不一定是最冷的一天呢？影响热量条件的重要因素，就是正午太阳高度角和昼夜长短，但其他因素也有影响。
（1）土温的影响。气温主要受地面辐射的影响，冬至前期，地表得到太阳光、热逐渐减少，但还有土壤深层的热量补充，所以还不是全年最冷的时候。冬至日过后，北半球夜长于昼，正午太阳高度角也很小，单位面积的地面受到的日照强度也很小，因此地面每天得到的太阳热量逐渐变少。到了“三九”前后，土壤深层的热量也消耗殆尽，虽然仍有太阳现身，但地面散发的热量多于吸收的热量，很容易出现全年最低气温。地温的缓冲作用是冬至不是最冷日的主要原因，而地面不吸热，天上又有冷空气制冷，双重因素导致1月天寒地冻。
