Η αποψινή νύχτα θα είναι η μεγαλύτερη του έτους διάρκειας περίπου 14,5 ωρών, σύμφωνα με τον Διονύση Σιμόπουλο, επίτιμο διευθυντή του Ευγενιδείου πλανηταρίου. Μάλιστα θα συμπέσει με την κορύφωση της τελευταίας βροχής διαττόντων του έτους, των Αρκτίδων.
Ετυμολογικά, σύμφωνα με το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, το «ηλιοστάσιο» προέρχεται από τις λέξεις «ήλιος» και «στέκομαι» ή «στάση». Κοντά στο χειμερινό ηλιοστάσιο (λίγες ημέρες πριν ή μετά) ο Ήλιος φαίνεται να επιβραδύνει τη φαινομενική κίνησή του προς τα νότια. Την ημέρα του ηλιοστασίου αυτή η κίνηση μηδενίζεται και στην συνέχεια αντιστρέφεται.
Κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο ο Ήλιος φτάνει στο χαμηλότερο σημείο του κατά την μεσουράνηση και τότε διανύουμε την μεγαλύτερη νύχτα του χρόνου. Οι ισημερίες είναι οι μέρες του έτους όπου η διάρκεια της ημέρας γίνεται ίση με την διάρκεια της νύχτας. Κάθε χρόνο συμβαίνουν δύο ισημερίες.
Τα φαινόμενα των ισημεριών και των ηλιοστασίων παρουσιάζονται σε όλους τους πλανήτες κάθε ηλιακού συστήματος, των οποίων ο άξονας περιστροφής βρίσκεται σε κλίση ως προς το επίπεδο περιφοράς γύρω από το άστρο τους. Τα ηλιοστάσια και οι ισημερίες συμβαίνουν επειδή όλες οι ημέρες του έτους δεν έχουν ίση διάρκεια μεταξύ τους. Το καλοκαίρι οι μέρες είναι μεγαλύτερες και οι νύχτες μικρότερες, ενώ το αντίθετο συμβαίνει το χειμώνα, όταν οι μέρες είναι μικρότερες και οι νύχτες μεγαλύτερες. Αυτό συμβαίνει γιατί, καθώς η Γη μας περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο, ο άξονας περιστροφής της παρουσιάζει κλίση προς το επίπεδο περιφοράς, περίπου 23° 26 μοιρών και το επίπεδο αυτό ονομάζεται εκλειπτική.
Ως αποτέλεσμα, της κλίσης του άξονα περιστροφής τη μισή χρονιά (από την εαρινή έως την φθινοπωρινή ισημερία - 20 Μαρτίου ως 22 Σεπτεμβρίου) το βόρειο ημισφαίριο «γέρνει» προς τον Ήλιο, με το μέγιστο να παρατηρείται περί τις 21 Ιουνίου, στο θερινό ηλιοστάσιο, ενώ την άλλη μισή χρονιά το νότιο ημισφαίριο είναι αυτό που «γέρνει» περισσότερο προς τον Ήλιο, με το μέγιστο περί τις 21 Δεκεμβρίου, στο χειμερινό ηλιοστάσιο. Τα ηλιοστάσια και οι ισημερίες ορίζουν ουσιαστικά την διάρκεια των εποχών του έτους.
Σύμφωνα με τον Δ.Σιμόπουλο, το χειμερινό ηλιοστάσιο κυμαίνεται σήμερα μεταξύ της 20ής και 23ης Δεκεμβρίου, αν και η τελευταία φορά που συνέβη στις 23 Δεκεμβρίου ήταν το 1903 και η επόμενη θα είναι το 2303. Ακόμη πιο σπάνια είναι η 20ή Δεκεμβρίου, με την επόμενη να συμβαίνει το 2080. Οι διαφοροποιήσεις αυτές οφείλονται στο Γρηγοριανό Ημερολόγιο, του οποίου το κάθε έτος έχει 365 ημέρες, εκτός από τα δίσεκτα έτη με τις 366 μέρες τους.
Οι αρχαίοι λαοί γιόρταζαν ιδιαίτερα τις μέρες του χειμερινού ηλιοστασίου. Αυτή την παράδοση συνέχισαν οι Έλληνες με τα Κρόνια και οι Ρωμαίοι με τα Σατουρνάλια από 18 έως 24 Δεκεμβρίου και την κεντρική γιορτή της 25ης Δεκεμβρίου, την «Ημέρα της Γέννησης του Αήττητου Ήλιου», όταν εορταζόταν το γεγονός ότι ο Ήλιος άρχιζε και πάλι να ανεβαίνει στον ουρανό και να μεγαλώνουν οι μέρες. Οι πρώτοι χριστιανοί, που ήσαν εκτός νόμου στη Ρώμη και δεν μπορούσαν να συναντιούνται ή να εκκλησιάζονται μαζί, έκαναν συναντήσεις κρυφά στις κατακόμβες τους. Αποφάσισαν έτσι να γιορτάζουν τα Χριστούγεννα στις 25 Δεκεμβρίου, όταν οι Ρωμαίοι ήσαν απασχολημένοι με τις δικές τους γιορτές των Σατουρναλίων.
Γιατί όμως το χειμερινό ηλιοστάσιο δεν συμβαίνει σήμερα στις 25 Δεκεμβρίου, όπως στην εποχή του Χριστού, αλλά στις 21 Δεκεμβρίου; Το πρόβλημα, κατά τον κ.Σιμόπουλο, αρχίζει με το Ιουλιανό Ημερολόγιο που εισήγαγε ο Ιούλιος Καίσαρ το 44 π.Χ., το οποίο είχε τις δικές του ατέλειες, γιατί έχανε μία ημέρα κάθε 128 χρόνια. Το Ιουλιανό ημερολόγιο είχε θεσπίσει το χειμερινό ηλιοστάσιο στις 25 Δεκεμβρίου, αλλά με την πάροδο των ετών το προστιθέμενο μικρό λάθος είχε μεταθέσει την πραγματική ημερομηνία της χειμερινής τροπής.
Έτσι το 325 μ.Χ., το έτος που έγινε η Σύνοδος της Νίκαιας, το χειμερινό ηλιοστάσιο είχε μετατεθεί και συνέβαινε στις 22 Δεκεμβρίου. Η μετάθεση όμως του χειμερινού ηλιοστασίου συνεχίστηκε χωρίς να διορθωθεί μέχρι και το έτος 1582, οπότε η χειμερινή τροπή συνέβαινε στις 12 Δεκεμβρίου. Τότε, ο Πάπας Γρηγόριος 13ος εισήγαγε μία νέα μεταρρύθμιση, γι' αυτό και το νέο ημερολόγιο, αυτό που χρησιμοποιούμε σήμερα, ονομάζεται Γρηγοριανό, και χάνει μία μόνον ημέρα στα 4.000 χρόνια. Η Γρηγοριανή μεταρρύθμιση έτρεψε τη θέση του ημερολογίου προς τα εμπρός με βάση το έτος της Συνόδου της Νικαίας κι όχι το έτος εισαγωγής του Ιουλιανού ημερολογίου, το 44 π.Χ.. Γι' αυτό και το χειμερινό ηλιοστάσιο συμβαίνει σήμερα στις 21 Δεκεμβρίου.
