لقد أُطلق الانقلاب الشتوي على ذلك التوقيت الذي يحدث فيه انعكاس في مسار الشمس السنوي الظاهري ؛ حيث تتميز هذه الظاهرة بأن يومها يكون الأقصر مدة للنهار ، بينما تكون ساعات الليل هي الأطول خلال العام ، وتحدث هذه الظاهرة نتيجة لميل محور دوران الأرض بزاوية تقريبًا 23.5 درجة مئوية .


وذلك بالنسبة إلى المستوى المداري لها حول الشمس ، ويشير الانقلاب الشتوي إلى المرحلة الانتقالية من فصل الخريف إلى فصل الشتاء ، وتحدث هذه الظاهرة تحديدًا حينما تكون الشمس عمودية على مدار الجدي ، وبذلك فإن الانقلاب الشتوي هو أول أيام فصل الشتاء.

تحدث ظاهرة الانقلاب الشتوي في نصف الكرة الشمالي ما بين يومي 20 و 23 ديسمبر من كل عام ، وفي ذلك اليوم تصل الشمس إلى أدنى ارتفاع لها خلال وقت الظهيرة فوق الأفق ، وتصبح أشعة الشمس مائلة بشدة على نصف الكرة الشمالي ، بينما تكون في حالة شبه عمودية على نصف الكرة الجنوبي ما عاد مدار الجدي ؛ حيث أن هذه الظاهرة السنوية تتميز بعمودية الشمس تمامًا على مدار الجدي .
ومن الجدير بالذكر أن الانقلاب الشتوي بالنسبة إلى نصف الكرة الشمالي يُعتبر انقلابًا صيفيًا بالنسبة إلى النصف الجنوبي من الكرة الأرضية ؛ حيث أن التوقيت معكوس بالنسبة لنصفي الكرة الأرضية ، وتُعرف هذه الظاهرة في النصف الشمالي باسم انقلاب ديسمبر لحدوثها في شهر ديسمبر ، بينما تُعرف في نصف الكرة الجنوبي باسم انقلاب يونيو ؛ حيث تحدث هناك ما بين 20 إلى 21 يونيو.

يشير مصطلح أقصر يوم في السنة إلى ذلك اليوم الذي يكون بداية فصل الشتاء ؛ حيث يشير إلى انتهاء فصل الخريف ، ويحدث في هذا اليوم تحديدًا ما يُعرف باسم ظاهرة الانقلاب الشتوي ، والتي تظهر فيها الشمس عمودية تمامًا على مدار الجدي الواقع جنوب خط الاستواء ، وتُعد تلك هي أبعد نقطة ظاهرية تقوم الشمس بالوصول إليها في سماء الأرض جنوبًا .
ويأتي أقصر يوم في السنة مرتين فقط ؛ حيث يحدث مرة واحدة فقط في النصف الكرة الشمالي خلال شهر ديسمبر ، كما أنه يحدث مرة واحدة أيضًا في نصف الكرة الجنوبي خلال شهر يونيو ، ويتميز هذا اليوم بأن نهاره يكون الأقصر وليله الأطول على مدار العام.

يشير مفهوم الانقلاب بوجه عام إلى تغير الفصول ؛ حيث أن فصل الشتاء يبدأ مع الانقلاب الشتوي الذي يكون يومًا واحدًا فقط يبدو فيه النهار هو الأقصر والليل وهو الأطول على مدار العام ، وتكون فيه الشمس عمودية على مدار الجدي ، ويحدث في شهر ديسمبر بنصف الكرة الشمالي .
كما يحدث في شهر يونيو بنصف الكرة الجنوبي ، بينما يشير الانقلاب الصيفي إلى بداية فصل الصيف ، ويكون ميلان محور الأرض نحو الشمس يصل إلى 23.44 درجة مئوية ، ويحدث هذا الانقلاب مرتين في السنة حينما تبلغ الشمس أقصى ارتفاع لها سواءًا في القطب الشمالي أو الجنوبي ، ويكون معروف باسم انقلاب يونيو في النصف الشمالي ، وانقلاب ديسمبر في النصف الجنوبي ؛ حيث أنه يحدث ما بين 20 و 23 من هذين الشهرين لكل من القطبين.