21 decembrie marchează începutul iernii astronomice, momentul cunoscut ca solstițiul de iarnă, atunci când vom avea cea mai scurtă zi și cea mai lungă noapte din an. Astfel, pe 21 decembrie se va înregistra cea mai scurtă zi din an – 8 ore şi 50 minute, iar durata nopţii va avea o valoare maximă, de 15 ore şi 10 minute. În emisfera sudică a Pământului, fenomenul are loc invers, iar momentul respectiv marchează începutul verii astronomice. Acest fenomen se produce pentru că Soarele ajunge la cel mai sudic punct față de Ecuator, răsărind și apunând cu 23 de grade mai spre sud față de punctele cardinale est și vest.
La amiază, Soarele va urca pe cer până la doar 21 de grade față de orizont, aceasta fiind cea mai joasă poziție din întregul an pentru latitudinea României. Fenomenul se datorează înclinării axei Pământului cu 66 de grade și 33 de minute față de planul orbitei sale în jurul Soarelui.
Din 21 decembrie, lucrurile încep să se schimbe treptat: zilele vor deveni din ce în ce mai lungi, iar nopțile mai scurte, până la solstițiul de vară din 21 iunie.