Σήμερα, 21 Δεκεμβρίου, έχουμε την μικρότερη ημέρα του χρόνου για το βόρειο ημισφαίριο, το λεγόμενο Χειμερινό Ηλιοστάσιο. Το αντίθετο συμβαίνει για το νότιο ημισφαίριο στο οποίο εκεί θα έχουν την μεγαλύτερη ημέρα του χρόνου, το λεγόμενο Θερινό Ηλιοστάσιο.
Ηλιοστάσιο ονομάζεται η χρονική στιγμή κατά την οποία ο άξονας της Γης εμφανίζεται στραμμένος όσο περισσότερο προς ή μακριά από τον Ήλιο συμβαίνει κατά την ετήσια τροχιά της Γης γύρω από αυτόν. Αυτό ισοδυναμεί με τον Ήλιο να βρίσκεται στο βορειότερο ή στο νοτιότερο σημείο του ουρανού που βρίσκεται το μεσημέρι, όπως εμφανίζεται σε εμάς πάνω στην επιφάνεια της Γης.
Η λέξη προέρχεται από το «ήλιος» και το «στέκομαι» – «στάση» επειδή κοντά στα ηλιοστάσια (λίγες ημέρες πριν ή μετά) ο Ήλιος φαίνεται να επιβραδύνει τη φαινομενική κίνησή του προς τα βόρεια ή προς τα νότια (κίνηση στην απόκλιση), μέχρι που την ημέρα του ηλιοστασίου αυτή η κίνηση μηδενίζεται και αντιστρέφεται.
Εξίσου σωστό ετυμολογικά είναι και το συνώνυμο «ηλιοτρόπιο». Με την ευρύτερη σημασία, ο όρος «ηλιοστάσιο» σημαίνει και την ημέρα που παρατηρείται αυτό το φαινόμενο, δύο φορές τον χρόνο, τον Ιούνιο και τον Δεκέμβριο.
Τα ηλιοστάσια, όπως και οι ισημερίες, συνδέονται αναπόσπαστα με τις εποχές του έτους.
Η αιτία της υπάρξεως των εποχών του έτους είναι ότι ο άξονας περιστροφής της Γης γύρω από τον εαυτό της δεν είναι κάθετος στο επίπεδο της περιφοράς της γύρω από τον Ήλιο, αλλά (στα χρόνια μας) σχηματίζει μία γωνία περίπου 23° 26΄ (αποκαλούμενη λόξωση της εκλειπτικής), ενώ ταυτόχρονα ο άξονας κρατά την ίδια διεύθυνση στον χώρο.
Ως αποτέλεσμα, τη μισή χρονιά (από τις 20 Μαρτίου ή 21 Μαρτίου ως τις 22 Σεπτεμβρίου ή 23 Σεπτεμβρίου) το βόρειο ημισφαίριο «γέρνει» προς τον Ήλιο, με το μέγιστο περί τις 21 Ιουνίου, ενώ την άλλη μισή χρονιά το νότιο ημισφαίριο είναι αυτό που «βλέπει» περισσότερο ήλιο, με το μέγιστο περί τις 21 Δεκεμβρίου.
Οι δύο στιγμές των μεγίστων αυτών είναι τα ηλιοστάσια.
Βόρειο ημισφαίριο: Κατά το χειμερινό ηλιοστάσιο ο Ήλιος εμφανίζεται να περνά ακριβώς από το ζενίθ το μεσημέρι σε τόπους που βρίσκονται σε γεωγραφικό πλάτος 23° 26΄ Βόρειο (ισοδύναμα: πάνω στον Τροπικό του Καρκίνου).
Νότιο ημισφαίριο: Ακριβώς το ίδιο συμβαίνει κατά το νότιο ηλιοστάσιο σε τόπους που βρίσκονται σε γεωγραφικό πλάτος 23° 26΄ Νότιο (ισοδύναμα: πάνω στον Τροπικό του Αιγόκερω).
Οι τόποι της Γης ανάμεσα σε αυτά τα δύο πλάτη βρίσκονται στην Τροπική ζώνη και μπορούν να δουν τον Ήλιο να περνά από το ζενίθ δύο ημέρες κάθε χρόνο.
Με λίγα λόγια, όταν ο ήλιος βρεθεί στον Τροπικό του Αιγόκερου στης 21 Δεκεμβρίου, θα έχουμε την μικρότερη μέρα του έτους στο βόρειο ημισφαίριο, δηλαδή θα έχουμε το χειμερινό ηλιοστάσιο.
Για το Νότιο ημισφαίριο θα συμβαίνει το αντίθετο και θα έχει την μεγαλύτερη μέρα του έτους, δηλαδή θερινό ηλιοστάσιο.
Όταν στις 21 Ιουνίου ο ήλιος βρεθεί στον Τροπικό του καρκίνου το φαινόμενο αντιστρέφεται για τα δύο ημισφαίρια και για το βόρειο θα έχουμε την μεγαλύτερη μέρα του έτους και το θερινό ηλιοστάσιο.
