מחר, ה- 21 בדצמבר הוא היום הקצר בשנה. ביום הזה היום הוא החשוך ביותר, כלומר שעות החשיכה רבות יותר משעות היום. ביום זה מתחילה עונת החורף בחצי הכדור הצפוני.

החל מה- 21 לדצמבר הימים בחצי הכדור הצפוני מתחילים להתארך והלילות – להתקצר. ביום זה השמש היא גם הנמוכה ביותר בשנה. בחצי הכדור הדרומי, קורה בדיוק ההיפך והחל מיום זה היום הוא הארוך ביותר והימים יילכו ויתקצרו.

ביום הקצר ביותר בשנה ב- 21 בדצמבר אורך שעות אור היום מסתכם ב-10 שעות ו- 3 דקות, וביום הארוך בשנה ב- 21 ביוני, אורך שעות אור היום מסתכם ב- 14 שעות ו- 14 דקות. "היום הקצר בשנה" נקרא כך מפני שיש בו פחות שעות אור, היום הוא הקצר ביותר והלילה הוא הארוך ביותר בשנה.

ד"ר נדיה גולדובסקי – הממונה על מדידות זמן ותדר במעבדה הלאומית לפיסיקה במשרד הכלכלה והתעשייה, מסבירה: היום אנו יודעים שכדור-הארץ סובב סביב השמש, וסביב עצמו על ציר קבוע – כך שהקוטב הצפוני תמיד פונה לכוכב הצפון, החיצוני למערכת השמש. לכן, במסלול כדור הארץ סביב השמש, מצד אחד שלה נוטה ההמיספרה הצפונית שלו לכיוון השמש ולכן זוכה לקרינה ישירה, שמחממת אותה מאוד. אלה ימי הקיץ בחצי הכדור הצפוני. לעומת זאת, בהמשך מסלולו סביב השמש, בצד השני שלה נוטה ההמיספרה הצפונית לכיוון הנגדי מהשמש, ולכן זוכה לעוצמת קרינה נמוכה יותר. אלה ימי החורף בחצי הכדור הצפוני. הטייתו של כדור-הארץ משפיעה גם על משך הזמן ביממה בו יש אור, ולכן הימים בקיץ ארוכים יותר ובחורף קצרים יותר.

אורך היממה אינו משתנה, מה שכן אנו מפסידים או מרוויחים (בחורף או בקיץ בהתאמה) הוא שעות אור שמש. בחורף אנו מקבלים את כמות אור השמש הקטנה ביותר בשנה ביום זה.
כדי להבין את היפוכי החורף והקיץ אנו נדרשים להבין עובדה בסיסית – ציר הסיבוב של כדור הארץ נטוי 23.5 מעלות לערך לעומת מישור הקפתו את השמש (ראה איורים 1 ו-2).

מצב כדור הארץ יחסית לשמש בשני ימי ההפיכה. מצב כדור הארץ יחסית לשמש בשני ימי ההיפוך ניתן לראות בתמונה 2. בדצמבר חצי הכדור הצפוני זוכה בשעות אור קטנות יותר, וגם בזווית נמוכות יותר של השמש, לכן שם שיא החורף, ולהפך בחצי כדור הדרומי. ביוני המצב מתהפך.

על-פי החלוקה האסטרונומית לעונות, כל עונה מתחילה ונגמרת בדיוק ביום בו חלה נקודת היפוך או שוויון. נקודות השוויון הן את תחילתן של עונות ״המעבר״ – האביב והסתיו. על-פי החלוקה המטאורולוגית, עונה נפתחת בתחילת החודש בו מתקיימת אחת משתי נקודות ההיפוך או אחת משתי נקודות השוויון. בנקודות השוויון עורכי יום ולילה שווים, זה קורה ב-21 למרץ וב-21 לספטמבר.
כדי יותר טוב להבין את הנושא להלן גרפים של אורכי יום ולילה בתל אביב ובשטוקהולם.

ניתן לראות מהגרפים שאורך היום הקצר ביותר הוא ב-21 לדצמבר והוא מהווה 10 שעות בתל אביב ורק 6 שעות בסטוקהולם. אורך היום הארוך ביותר ב-21 ליוני והוא מהווה מעל 14 שעות בתל אביב ומעל 16 שעות אור בסטוקהולם. בנקודות השוויון ב21 למרץ וב21 לספטמבר, אורך היום מהווה 12 שעות גם בתל אביב וגם בסטוקהולם.
זמני הזריחה והשקיעה בקיץ ובחורף בשתי הערים ,הם שונים מאוד. לעומת זאת, בנקודות השוויון לשתי הערים יש אותם זמני הזריחה והשקיעה.

אז מהו השעון הלאומי?
• הזמן של מדינת ישראל נקבע במעבדה הלאומית לפיסיקה שבמשרד הכלכלה בעזרת מערכת מיוחדת שמשווה 86,400 פעמים ביממה את תוצאות מדידת הזמן בארץ עם תוצאות מדידת זמן של מעבדות לאומיות אחרות בעולם.
• המעבדה הלאומית לפיסיקה מהווה למעשה את השעון של המדינה ואת הסטנדרט הלאומי לזמן. זמן ישראל נקבע לפי חוק הזמן משנת 1992. המעבדה קובעת ומודדת את הזמן והתדר המשמשים לצרכים ביטחוניים ואזרחיים כגון: שידורי טלוויזיה, שיחות טלפון, מחשבים, מכשירי ניווט ומערכות צבאיות כמו: "כיפת ברזל", מערכת ה-"חץ" ו"שרביט קסמים".
• במעבדה הלאומית ישנם ארבעה שעונים אטומיים מסוג צזיום, ציוד להשוואות הבינלאומיות, ציוד לביצוע מדידות וכיולים ללקוחות תעשייתיות וצבאיות כגון: רפאל, אלביט, התעשייה האווירית, חיל אוויר, חברת חשמל.
• בשנת 2019 בהתאם לסטנדרט הלאומי לזמן ותדר, הוכנסו שעונים אטומיים מדור חדש וגם מערכת להשוואות בינלאומיות חדשנית. כתוצאה מחידוש הציוד דיוק הסטנדרט הלאומי עלה לרמה 1X10-14.