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在冬至时期，白天最短，太阳直色角度与地面夹角最小，单位面积的地面受到的日照强度最小，因此地面每天得到的太阳热量最少，地面日热量收支逆差尚未达到最大值。
而冬至以后，虽然白天日趋增长，但增长的速度却很缓慢，从冬至到“三九”这一时期，平均每天只增长约一分钟，同时，太阳直色角度与地面夹角增加也很缓慢。
地面日热量收支仍处在逆差状况，所以继续失去热量，地温继续下降。地面总热量收支逆差在“三九”时节才达到最大值。
由于空气的温度主要受地温影响，这就导致了“三九”时节气温最低(当然，并非全国如此，年年如此，具体因地区、因年岁而异)。
另外，“三九”前后，西伯利亚地区的冷气团也发展到极为强盛的阶段，强冷空气的频频入侵也是造成气温低的原因之一。
