Presne o 11.02 h stredoeurópskeho času (SEČ) sa začne astronomická zima.
V okamihu zimného slnovratu sa Zem na svojej obežnej dráhe okolo Slnka ocitne v bode, keď sa stred slnečného kotúča nachádza v rovine obratníka Kozorožca. Inými slovami, slnečné lúče dopadajú kolmo na obratník Kozorožca, teda pozorovateľ, ktorý stojí na tomto mieste, má slnko presne v nadhlavníku a jeho postava nevrhá tieň.
Tento jav vyplýva zo sklonu zemskej osi - keby bola zemská os kolmá na obežnú dráhu Zeme, dopadali by slnečné lúče po celý rok kolmo na rovník. Zemská os je však naklonená o 23,5 stupňa. Vďaka tejto jej "šikmosti" potom aj oblasť, na ktorú kolmo dopadajú slnečné lúče, kolíše počas roka medzi obratníkom Raka (približne 23. rovnobežka na severnej pologuli) počas letného slnovratu a obratníkom Kozorožca (približne 23. rovnobežka na južnej pologuli) v čase zimného slnovratu. V období jarnej či jesennej rovnodennosti dopadajú kolmo na rovník.
Počas zimného slnovratu je južná pologuľa najviac priklonená k Slnku, naopak, na severnú pologuľu dopadajú slnečné lúče najšikmejšie. V miernych zemepisných šírkach na severnej pologuli dosahuje slnko počas dňa najmenšiu výšku nad obzorom a čas medzi jeho východom a západom je najkratší.
Slnko napríklad v Bratislave vyjde ráno o 7. hodine 39. minúte a zapadne o 16. hodine, teda bude nad obzorom 8 hodín a 21 minút. V Banskej Bystrici nastane východ slnka o 7.33 h a západ o 15.49 h (dĺžka dňa 8 hodín 16 minút), v Žiline o 7.37 h a 15.48 h (dĺžka dňa 8 hodín 11 minút) - platí, že čím viac na sever, tým je deň kratší. V Košiciach vyjde slnko o 7.24 h a zapadne 15.40 h. Skorší východ i západ slnka v porovnaní s Bratislavou spôsobuje posun smerom na východ v rámci stredoeurópskeho časového pásma.
Hoci zimný slnovrat nastáva v pondelok 21. decembra 2020, najskoršie západy slnka sme zaznamenali už medzi 9. a 14. decembrom (v Bratislave o 15.47 h). Odvtedy popoludní svetlo pribúda. Naopak, najneskoršie východy slnka nastanú až po Novom roku. Príčinou tejto asymetrie je eliptická obežná dráha Zeme okolo Slnka a sklon zemskej rotačnej osi. Nerovnomernosť pozorovali aj naši predkovia a zodpovedá jej príslovie: "Lucia z noci upíja, ale dňu nepridá."
Zvláštnosťou tohtoročného zimného slnovratu bude ojedinelý astronomický úkaz - mimoriadna konjunkcia planét Jupiter a Saturn, ktoré sa po západe Slnka okolo 17. hodiny na oblohe priblížia do blízkosti 6 uhlových minút, čo je asi pätina priemeru mesiaca v splne. Hoci sa konjunkcie Jupitera a Saturna opakujú približne raz za 20 rokov, takáto výnimočná nastala naposledy 16. júla 1623 a opäť sa zopakuje 15. marca 2080.
Ako povedal pre TASR astronóm Juraj Tóth, prodekan Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave, konjunkcia Jupitera a Saturna by mohla byť vysvetlením pôvodu tzv. betlehemskej hviezdy, ktorá sa spomína v Matúšovom evanjeliu ako hviezda, ktorá sa po narodení Ježiša Krista zjavila nad jasličkami trom kráľom.
