为什么冬至那天白天最短？
冬至这一天，太阳直射地面位置到达一年的最南端即太阳刚好直射在南回归线上，阳光对北半球最倾斜，因此冬至这天也是北半球全年中白天最短、夜晚最长的一天。冬至过后，太阳直射点慢慢向北移，北半球的白昼慢慢变长，夜晚渐渐缩短。
中国早在春秋时代已经测定此节气，并应用于农业生产。这一时期除继续进行防冻、积肥、深耕外，还注意保护耕畜安全过冬。
历史发展
周朝时已有祭神仪式，汉朝起列为令节，有贺节之俗。魏晋时期的冬至日，皇帝有受百官朝贺，并有献袜履之仪，表示“迎福践长”。南北朝时，更重于前，且有拜父、拜母之礼，民间有吃赤小豆以辟邪之俗。
到唐宋时期，以冬至和岁首为重，明清仍承此俗。冬至的习俗因地域不同而有异。广东等地在冬至前舂粉，以备春节作年糕、糍粑，称“冬前粉”。是日晒白米，称“晒冬米”，据说煮粥给病人吃，有加快康复的效果。用糯米粉做“冬至圆”，称“添岁”，并以糯米粉捏成各种小动物，蒸熟给小孩作玩具。
吃“冬至圆”前，在门、窗、桌、柜、床、灯等后面粘一圆子，称“耗饷”，等到送灶后取下焙烤，以是否“膨发”，预测生男生女。吃圆子入口要成双，到最后一匙若余两粒，已婚者将万事如意，未婚者遇事吉祥。傍晚，全家以果品三牲烧香祭祖拜神，宴饮一番。
另外，或以鱼肉、生蚬、蔬菜等“打边炉”，有食鱼生(生鱼片)的习惯，谚称“冬至鱼生、夏至狗肉”。
以上内容参考：人民网——二十四节气 | 冬至
太阳直射南回归线，阳光对北半球最倾斜
在中国所处的北半球，冬至这天太阳直射南回归线，阳光对北半球最倾斜，白天时间最短，晚上时间最长。过了这天，太阳光线才逐渐由南回归线向北移，白天一天天变长。
冬至这天太阳照在南回归线上，北半球白天最短，晚上最长，所以冬至又称日南至或“南至”。然后逐渐由南回归线北移，北半球的白天一天比一天长起来，南半球正好相反。
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冬至也是冬季中最寒冷时段的一个标志，也就是人们常说的“进九”，我国民间历来有“冷在三九，热在三伏”的说法。
冬至这天太阳照在南回归线上，北半球白天最短，晚上最长，所以冬至又称日南至或“南至”。然后逐渐由南回归线北移，北半球的白天一天比一天长起来，南半球正好相反。
冬至当天太阳离南半球最远。
太阳直射北半球，太阳到达北回归线，此时，白天就会一天天变长，也就是接受日照时间短，白天短，此后，日短之至，日影长之至，故曰“冬至” 。因为太阳是在南北回归线之间做来回运动的，当南半球是冬季的时候冬至是北半球全年中白天最短、黑夜最长的一天
过了冬至，且慢慢往北回归线移动，而当南半球在冬至这一天的时候，太阳从北回归线往南回归线移动，太阳离她们越来越近，日照时间也就越来越长了，所以冬至日那天白天最短。
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时年八节之一，先民们自古以来就有在冬至祭祀祖先的传统，以示孝敬、不忘本。因各地礼俗的不同，祭祖形式也各异。祭祖的同时，也祭祀天地神灵，供品主要有三牲饭菜、三茶五酒等。冬至被视为冬季的大节日，古时候，漂在外地的人到了这时节都要回家过冬节，所谓“年终有所归宿”。
在我国南方部分地区广泛流传着“冬至大如年，不返没祖先”的讲法，冬至又被称为“亚岁”、“小年”，一是说明年关将近，二是表示冬至的重要性。
没有研究表明冬至那天白天最短。
冬至是“二十四节气”之第22个节气，斗指子，太阳黄经达270°，于每年公历12月21-23日交节。冬至是太阳直射点南行的极致，冬至这天太阳光直射南回归线，太阳光对北半球最为倾斜，大阳高度角最小，是北半球各地白昼最短、黑夜最长的一天。冬至也是太阳直射点北返的转折点，这天过后它将走“回头路”，太阳直射点开始从南回归线（23°26′S）向北移动，北半球（我国位于北半球）白昼将会逐日增长。
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冬至是时年八节之一，先民们自古以来就有在冬至祭祀祖先的传统，以示孝敬、不忘本。因各地礼俗的不同，祭祖形式也各异。祭祖的同时，也祭祀天地神灵，供品主要有三牲饭菜、三茶五酒等。冬至被视为冬季的大节日，古时候，漂在外地的人到了这时节都要回家过冬节，所谓“年终有所归宿”。
在我国南方部分地区广泛流传着“冬至大如年，不返没祖先”的讲法，冬至又被称为“亚岁”、“小年”，一是说明年关将近，二是表示冬至的重要性。冬至一到，新年就在眼前，所以古人认为冬至的重要程度并不亚于新年。很多地方至今仍保持着冬至祭天祭祖的传统习俗。
现代天文科学测定，冬至日太阳直射南回归线，阳光对北半球最倾斜，北半球白天最短，黑夜最长，这天之后，太阳又逐渐北移。
在我国古代对冬至很重视，冬至被当作一个较大节日，曾有“冬至大如年”的说法，而且有庆贺冬至的习俗。《汉书》中说：“冬至阳气起，君道长，故贺。”人们认为：过了冬至，白昼一天比一天长，阳气回升，是一个节气循环的开始，也是一个吉日，应该庆贺。《晋书》上记载有“魏晋冬至日受万国及百僚称贺……其仪亚于正旦。”说明古代对冬至日的重视。
现在，一些地方还把冬至作为一个节日来过。北方地区有冬至宰羊、吃饺子、吃馄饨的习俗，南方地区在这一天则有吃冬至米团、冬至长线面的习惯。各个地区在冬至这一天还有祭天祭祖的习俗。
冬至为二十四节气之一，并且是最重要的节气之一。冬至是按天文划分的节气，古称“日短”、“日短至”。冬至这天，太阳位于黄经270度，阳光直射南回归线，是北半球一年中白昼最短的一天，相应的，南半球在冬至日时白昼全年最长。《月令七十二候集解》中说：“十一月十五日，终藏之气，至此而极也。”。《通纬·孝经援神契》：“大雪后十五日，斗指子，为冬至，十一月中。阴极而阳始至，日南至，渐长至也。”《恪遵宪度抄本》说：“日南至，日短之至，日影长至，故曰冬至。‘至’者，极也。”可见我们的古人对此早有认识。
冬至又称为冬节，依照我国传统的历法，以五日为一候，三候十五日为一节或一气，在一年里又分为十二节与十二气，合称为二十四节气，这就是择日学上所用的节气，择日学上是依农历的节气来选定吉课，而所谓的农历则为阳历与阴历的结合，阳历指的就是二十四节气（把太阳运行的周期分为十二个阶段，再划分二十四个节气，一节一气为一个月），阴历乃为纯粹的月份（按照月亮所行的周期而定），日子都在国历的十二月二十二或二十三两日。
因为冬至并没有固定于特定一日，所以和清明一样，被称为“活节”。在冬至这一天，对于位于北半球的台湾，这时太阳刚好直射在南回归线（又称为冬至线）上，使得台湾处于冬季的季节，因此使得北半球的白天最短，黑夜最长。冬至过后，太阳又慢慢地向北回归线转移，台湾也由冬季接近春季，北半球的白昼又慢慢加长，而夜晚渐渐缩短，所以古时有“冬至一阳生”的说法，意思是说从冬至开始，阳气又慢慢的回升。
古人认为到了冬至，虽然还处在寒冷的季节，但春天已经不远了。这时外出的人都要回家过冬节，表示年终有所归宿。闽台民间认为每年冬至是全家人团聚的节日，因为这一天要祭拜祖先，如果外出不回家，就是不认祖宗的人。
根据周朝的记载，民间有利用冬至日至郊外祭祀天的活动，又因为周历的正月为夏历的十一月，因此，在周代的正月等于我们现在的十一月，所以拜岁和贺冬并没有分别，一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：过“冬节”是自汉代以后才有。就因历法的不同，使得民间一直传承著周历历法，认为冬至过后就是另一年的开始(才有吃圆仔后就多了一岁的说法)这也是冬至为何在民间会那么受重视，但是这样的错误传承，使得民间的观念与目前择日学上，所用的夏历历法有了很大的出入，这样的错误观念应该矫正，把正确的历法传承才对。
另外民间有以冬至日的天气好坏与来到的先后，来预测往后的天气。俗语说：“冬至在月头，要冷在年底；冬至在月尾，要冷在正月；冬至在月中，无雪也没霜”(这是依据冬至日到来的早晚，推测寒流到台湾的早晚)；俗语也说：“冬至黑，过年疏；冬至疏，过年黑”(意思是：冬至这天如果没有太阳，那么过年一定晴天，反之，如果冬至放晴，过年就会下雨)。
我国古代将冬至分为三候：“一候蚯蚓结；二候糜角解；三候水泉动”，传说蚯蚓是阴曲阳伸的生物，此时阳气虽已生长，但阴气仍然十分强盛，土中的蚯蚓仍然蜷缩着身体；糜与鹿同科，却阴阳不同，古人认为糜的角朝后生，所以为阴，而冬至一阳生，糜感阴气渐退而解角；由于阳气初生，所以此时山中的泉水可以流动并且温热。
冬至一般在公历十二月二十二日或二十三日。在我国古代对冬至很重视，冬至被当作一个较大节日，曾有“冬至大如年”的说法，而且有庆贺冬至的习俗。《汉书》中说：“冬至阳气起，君道长，故贺。”人们认为：过了冬至，白昼一天比一天长，阳气回升，是一个节气循环的开始，也是一个吉日，应该庆贺。《晋书》上记载有“魏晋冬至日受万国及百僚称贺……其仪亚于正旦。”说明古代对冬至日的重视。在中国传统的阴阳五行理论中，冬至是阴阳转化的关键节气。在十二辟卦为地雷复卦，称为冬至一阳生。易曰：先王以至日闭关，商旅不行。各地在冬至时有不同的风俗，例如北方人在冬至时吃饺子，而苏南人在冬至时吃大葱炒豆腐。
