Hiện tượng mùa đông ngày ngắn đêm dài bắt nguồn trực tiếp từ trục Trái Đất nghiêng 23,5 độ so với mặt phẳng hoàng đạo, khiến Bắc bán cầu nhận ít ánh sáng Mặt Trời hơn khi ngả xa nguồn sáng. Cảm giác mùa đông "ngắn lại" hay ấm lên thực chất là tác động của biến đổi khí hậu và El Nino làm giảm số ngày rét đậm, hoàn toàn khác biệt với chu kỳ ngày đêm cố định do vị trí quỹ đạo quyết định.

Tại sao mùa đông có ngày ngắn và đêm dài

Trục nghiêng 23,5 độ này tạo ra sự chênh lệch ánh sáng và nhiệt độ theo mùa. Khi Bắc bán cầu hướng xa Mặt Trời, ánh sáng chiếu thẳng góc xuống Nam bán cầu, khiến phần Bắc nhận được ít năng lượng hơn, dẫn đến ngày ngắn và đêm dài. Ngày đông chí (21–22/12) đánh dấu thời điểm ngày ngắn nhất và đêm dài nhất.

Sau ngày này, thời gian chiếu sáng tại Bắc bán cầu sẽ tăng dần. Đến ngày xuân phân (21/3), Mặt Trời chiếu thẳng góc vào xích đạo, ngày và đêm dài bằng nhau trên toàn cầu.

Từ sau 21/3, Mặt Trời chuyển sang chiếu thẳng góc vào Bắc bán cầu, bước vào mùa hạ với ngày dài hơn đêm. Tiếp đến ngày hạ chí (21/6), Bắc bán cầu nhận ánh sáng nhiều nhất (ngày dài nhất), sau đó ngày ngắn dần cho đến thu phân (22/9) khi ngày đêm lại cân bằng.

Nam bán cầu vận hành theo chu trình ngược lại. Việt Nam thuộc Bắc bán cầu, mùa đông thường tính từ tháng 10 đến tháng 1 âm lịch (tháng 11–2 dương lịch), trong khi các nước Nam bán cầu như Nam Phi có mùa đông từ tháng 5 đến tháng 8.

Phân biệt ngày ngắn cố định và xu hướng mùa đông thay đổi

Người đọc thường nhầm lẫn giữa hiện tượng ngày ngắn (do trục nghiêng) với cảm giác mùa đông "ngắn lại" (do khí hậu). Về mặt lịch pháp, thiên văn học xác định mùa qua các điểm đặc biệt trên quỹ đạo (đông chí, hạ chí…), trong khi khí tượng học dùng các tháng dương lịch cố định (tháng 12–2) để tiện theo dõi nhiệt độ. Sự chênh lệch này chỉ là quy ước, không làm thay đổi thực tế thời tiết.

Còn việc mùa đông dường như ngắn lại hay ấm lên là hệ quả của biến đổi khí hậu và El Nino. Hiện tượng này khiến thể tích không khí nở ra, độ ẩm tăng (tạo điều kiện hình thành tuyết khi gặp lạnh) nhưng đồng thời làm suy yếu không khí lạnh, gây nắng nóng bất thường đầu mùa.

Dự báo nhiệt độ trung bình mùa đông có thể cao hơn 0,5–1,5°C so với trung bình nhiều năm, kéo theo xu hướng giảm số ngày rét đậm, rét hại. Dù vậy, các đợt không khí lạnh mạnh bất thường vẫn có thể xuất hiện.