21 Aralık'ta en uzun gece yaşanmasının nedeni, Dünya'nın eksen eğikliği ve Güneş ışınlarının yıl içindeki hareketiyle ilgilidir. Dünya, Güneş etrafında dönerken kendi ekseni etrafında eğik bir açıda hareket eder. 21 Aralık tarihi, kuzey yarımküre için kışın başlangıcını temsil eder. Bu tarihte, kuzey yarımküre, Güneş'e en çok eğik olan pozisyonda bulunur. Kuzey yarımküredeki bu dönemde, Kuzey Kutbu'na en yakın olan bölgelerde günler kısadır ve gece süresi en uzunudur. Güneş'in ışınları, Kuzey Kutbu'na daha dik bir açıyla gelir, bu da 21 Aralık'ta Kuzey Yarımküre'de en düşük güneş ışığı alımını sağlar. Bu durum, günün kuzeydeki bölgelerde daha kısa, gece süresinin ise daha uzun olmasına neden olur. Güneş ışınları ekvatora daha düz bir açıyla gelir, bu nedenle ekvatordaki bölgelerde gece ve gündüz süreleri daha dengelidir.
