有关冬至的起源和天文意义
节气起源
冬至这天，太阳运行至黄经270°(冬至点)，太阳直射地面的位置到达一年的最南端，太阳几乎直射南回归线(又称为冬至线)，阳光对北半球最为倾斜。因此，冬至日是北半球各地一年中白昼最短的一天，并且越往北白昼越短。在北极圈以北，这一天太阳整日都在地平线之下，成为北半球一年中极夜范围最广的一天。对北半球各地而言，冬至也是全年正午太阳高度最低的一天。就北京市区来说，冬至这天白昼仅有9小时20分，而正午太阳高度也仅有26°42'。冬至这天，北半球得到的太阳辐射最少，比南半球少了约50%。冬至节届即一阳生，新岁实始。《载敬堂集》载“夏尽秋分日，春生冬至时”，冬至节，春之先声也。冬至过后，夜空星象则完全换成冬季星空，并且从今天起开始“进九”。而此时的南半球正值酷热的盛夏。
冬至是24节气中最早被制订的一个，然而多数人并不知道，冬至的起源居然是来自于一次国家层面的都城规划。早在3000多年前，周公始用土圭法测影，在洛邑测得天下之中的位置，定此为土中，这在当时有着政治意义的举动，却成了影响后世几千年的节日之一。
周公到洛阳，用土圭法测得洛阳所处的地方即为“天下之中”，然后开始占卜国家社稷的吉地。《尚书·洛诰》记载：周公“朝至于洛师”，对洛阳周边的几个地方做了考察，最后确定涧水东、瀍水西、瀍水东皆“惟洛食”(都是兴建宗庙社稷的好地方)。周公通过“土圭测景”选定洛邑基址的史实，被载入了古代典籍，也被后人奉为封邦建国的成法。
“土圭测景”的目的是找出“土中”(中国的中心)。这种方法的要义是“树八尺之表，夏至日，景长尺有五寸;冬至日，景长一丈三尺五寸”(即竖起高为8尺的标杆，在夏至日观测，中午的日影是1.5尺，冬至日中午的日影是13.5尺)， “测土深，正日影，求地中，验四时”。 用这种方法测到的就是“土中”洛阳、“洛邑”的理论位置。
依周公测影所定的天下之中，周人详细规划了灭商后的第一座国家都城，《逸周书·作雒》载：“乃作大邑成周于土中，……南系于洛水，北因于邙山，以为天下之大凑。”。“定天保，依天室”，国家社稷(都城、宗庙)完成之后，周公在成周明堂制礼作乐，详细制订了国家礼仪制度， 据记载，周代以冬十一月为正月，以冬至为岁首过新年，也就是说，周公选取的是经土圭法测得的一年中“日影”最长的一天，为新的一年开始的日子。
由周到秦，以冬至日当作岁首一直不变。至汉代依然如此，《汉书》有云：“冬至阳气起，君道长，故贺……”也就是说，人们最初过冬至节是为了庆祝新的一年的到来。古人认为自冬至起，天地阳气开始兴作渐强，代表下一个循环开始，是大吉之日。因此，后来一般春节期间的祭祖、家庭聚餐等习俗，也往往出现在冬至。冬至又被称为“小年”，一是说明年关将近，余日不多;二是表示冬至的重要性。把冬至作为节日来过源于汉代，盛于唐宋，并相沿至今。周历的正月为夏历的十一月，因此，周代的正月等于如今的十一月，所以拜岁和贺冬并没有分别。直到汉武帝采用夏历后，才把正月和冬至分开。因此，也可以说专门过“冬至节”是自汉代以后才有，盛于唐宋，相沿至今。
天文意义
现代天文科学测定，冬至这天，太阳运行至黄经270°(冬至点)，太阳直射地面的位置到达一年的最南端，太阳几乎直射南回归线(又称为冬至线)，阳光对北半球最为倾斜。因此，冬至日是北半球各地一年中白昼最短，黑夜最长的一日，并且越往北白昼越短，黑夜越长。在北极圈以北，这一天太阳整日都在地平线之下，成为北半球一年中极夜范围最广的一天。对北半球各地而言，冬至也是全年正午太阳高度最低的一日。就北京市区来说，冬至这天白昼仅有9小时20分，而正午太阳高度也仅有26°42'。冬至这天，北半球得到的太阳辐射最少，比南半球少了约50%。冬至过后，夜空星象则完全换成冬季星空，并且从今天起开始“进九”。而此时的南半球正值酷热的盛夏。
值得注意的是，在冬至前后，地球位于近日点附近，运行的速度稍快，这造成了在一年中太阳在南半球的时间比在北半球约短8天，因此北半球的冬季比夏季要略微短一些。
注：地极轴通过地心，连结南、北两极，与地球公转轨道面的夹角为66°34＇，和地球自转轨道面——赤道面垂直。