در گاهشماری تقویمی ایران باستان هرروز از ماه دارای نام خاص خود بود و هر بار که نام ماه و نام روز با هم منطبق می‌شد، جشنی بدین مناسبت برپا می‌شد. علاوه بر این جشن‌های ماهیانه، آیین‌هایی دیگری نیز در طول سال برگزار می‌شد که از آن میان، آیین شب یلدا هنوز هم در میان ایرانیان گرامی داشته می‌شود.

یلدا، واژه‌ای سریانی به معنای تولد است و آیین یلدا ریشه در یکی از آیین‌های ایران باستان یعنی میتراییسم یا پرستش مهر دارد و جالب این‌جاست که بر مبنای علمی و نجومی بنا شده است. مهرپرستان شب یلدا را شب تولد ایزد مهر، میترا می‎‎پنداشتند و به همین دلیل این شب را جشن می‎گرفتند. گفته شده که در این شب میترا (ایزد خورشید) از دل سنگی درون غاری به دنیا آمد. تندیس میترا معمولاً در حال قربانی کردن گاو نر ترسیم شده است.

شب یلدا آخرین شب پاییز و بلندترین شب سال است و مردمان باستان، این شب را بسیار شوم و نامبارک می‌دانستند؛ از این رو تا سپیده‌دم بیدار می‌مانند و در کنار یکدیگر، خود را سرگرم می‌کردند تا اندوه غیبت خورشید و تاریکی و سردی، روحیه آنان را تضعیف نکند.

از یلدا به عنوان «شب چله» نیز یاد می‌کنند، چرا که چهل روز پس از آن، دهم بهمن، جشن سده برگزار می‌شود. ایرانیان در این شب با فراهم آوردن خوراکی‌های گوناگون تا بامداد به انتظار دیدار نخستین پرتوهای خورشید بیدار می‌نشستند. روز یکم دی ( خرم‌روز یا خور روز یا روز خورشید) از گرامی‌ترین روزهای ایرانیان و یکی از جشن‌های آیین زرتشتی بوده است.

هرمان هیرت، زبان‌شناس بزرگ آلمانی معتقد است که دِی- به معنای روز در انگلیسی- به این دلیل بر این ماه ایرانی گذارده شده که ماه تولد دوباره خورشید است.

آیین پرستش مهر پس از حمله اسکندر به ایران، همراه با سربازان یونانی به اروپا برده شد و به طور گسترده‌ای در اروپا مورد توجه قرار گرفت، طوری‌که در سده‌های سوم و چهارم میلادی به اوج خود رسید. باید توجه داشت که طبق نظر محققین، جشن میلاد مسیح (ع) که در قرن چهارم میلادی به روز ۲۵ دسامبر تثبیت شد، در اصل جشن ظهور مهر بوده است.

دلایل نجومی شب یلدا

محور دوران وضعی زمین نسبت به صفحه دورانش به دور خورشید کج است، یعنی آنکه محور دوران زمین بر صفحه گردش زمین به دور خورشید عمود نیست بلکه از حالت قائم به اندازه ۲۳٫۵ درجه انحراف دارد و در همان حالی‌که زمین به دور خودش می‌چرخد، به دور خورشید نیز گردش می‌کند.

برای ما که بر روی زمین قرار داریم، این‌طور به نظر می‌رسد که خورشید در حرکتی سالیانه در آسمان جابه‌جا می‌شود. به مسیر حرکت ظاهری خورشید در زمینه آسمان در مدت یک سال خورشیدی، دایرة‌البروج گفته می‌شود. ناظر زمینی این‌طور تصور می‌کند که خورشید روی دایره‌البروج مسیری را از بین صورت‌های فلکی مختلف طی می‌کند. در واقع حرکت خورشید در دایرة‌البروج ناشی از حرکت سالیانه زمین به دور خورشید است. مشابه این پدیده در حرکت روزانه زمین نیز اتفاق می‌افتد و به دلیل حرکت غرب به شرق زمین، به نظر می‌رسد که خورشید و ستارگان در طی شبانه‌روز از شرق به غرب جابه‌جا می‌شوند.

از آن‌جایی‌که صفحه چرخش مدار زمین حول خورشید بر استوای زمین منطبق نیست و با آن زاویه‌ای حدود ۲۳٫۵ درجه می‌سازد، استوای سماوی که امتداد استوای زمین در فضا است نیز با دایرة‌البروج هم‌صفحه نیست و زاویه ۵/۲۳ درجه می‌سازد. برای ما که بر روی زمین زندگی می‌کنیم، همین زاویه عامل پدید آمدن فصول است.

استوای سماوی و دایرة‌البروج یکدیگر را در دو نقطه قطع می‌کنند که به آنها نقاط اعتدالین گفته می‌شود. در روز اول بهار که اعتدال بهاری است، خورشید دقیقاً در شرق طلوع می‌کند؛ اما هر چه به انتهای فصل بهار نزدیک می‌شویم، فاصله خورشید از استوای سماوی بیشتر می‌شود و نه تنها طول روز (فاصله بین طلوع تا غروب خورشید) بیشتر می‌شود، که محل طلوع خورشید کمی به سمت شمال تغییر می‌کند. هرچه عرض جغرافیایی بیشتر باشد، این جابجایی نیز بیشتر است.

این رویداد در اول تیرماه که انقلاب تابستانی است، به اوج می‌رسد و نه‌تنها طول روز به بیشترین مقدار خود در نیم‌کره شمالی می‌رسد، که خورشید از شمال‌شرقی‌ترین حالت ممکن طلوع می‌کند و در شمال‌غربی‌ترین حالت ممکن غروب می‌کند. پس از آن، خورشید آرام‌آرام به استوای سماوی نزدیک‌تر می‌شود تا در اول مهرماه به اعتدال پاییزی برسد و روی استوای سماوی قرار بگیرد. اول مهر هم مانند اول فروردین، خورشید دقیقا از شرق طلوع می‌کند، دقیقا در غرب غروب می‌کند و طول روز هم ۱۲ ساعت است.

پس از اعتدال پاییزی، خورشید به جنوب استوای سماوی می‌رود و برای ساکنین نیمکره شمالی، روزها کوتاه‌تر می‌شود. بنابراین خورشید مدت کمتری در آسمان قرار دارد. محل طلوع خورشید هر روز بیشتر به سمت جنوب منحرف می‌شود و طول روز کاهش مییابد. این وضعیت در اول دی ماه که انقلاب زمستانی است، به اوج خود می‌رسد: خورشید از جنوب‌شرقی‌ترین حالت ممکن طلوع می‌کند، در جنوب‌غربی‌ترین حالت ممکن غروب می‌کند و طول روز هم به کمترین مقدار خود می‌رسد. در ظهر اول دی، ارتفاع خورشید در آسمان به کمترین مقدار خود می‌رسد که این مقدار در شهر تهران به ۳۰٫۵ درجه است و در دیگر شهرهای ایران می‌توان مقدارش را از رابطه «عرض‌جغرافیایی - ۶۶٫۵» بدست آورد.

در چنین شرایطی، زمین کمترین مقدار نور و گرما را از خورشید دریافت می‌کند و این بهترین مناسبت برای آغاز زمستان در نیمکره شمالی است. هم‌چنین از آن‌جا که خورشید کوتاه‌ترین مسیر ممکن را بر فراز افق طی می‌کند، دقیقاً در شب انقلاب زمستانی یعنی آخرین شب پاییز که ایرانیان از چند هزار سال پیش آن را می شناختند و شب یلدا نام نهادند، طول شب (فاصله غروب امروز تا طلوع خورشید در روز بعد) به بیشترین مقدار خود می‌رسد.

طول شب یلدا در مناطق مختلف کره زمین متفاوت است. انقلاب زمستانی امسال در ساعت ۳:۰۸ بامداد اول دی‌ماه اتفاق خواهد افتاد. در تهران این مقدار حدود ۱۴ ساعت و ۱۷ دقیقه است و هر چه به شهرهای شمالی (با عرض جغرافیایی بالاتر) برویم، مقدار آن افزایش می‌یابد. در ایران بیشترین طول شب یلدا در شمال غرب و شهرهایی مانند ماکو در آذربایجان غربی و پارس‌آباد (در شمال استان اردبیل) با ۱۴ ساعت و ۳۹ دقیقه اتفاق می‌افتد.

طبیعی است شهرهای شمالی کره زمین بخصوص در اسکاندیناوی مانند هلسینکی و استکهلم با شب‌های طولانی‌تر از ۱۸ ساعت، شب یلدای طولانی‌تری را سپری خواهند کرد. در مقابل، هرچه به استوا نزدیک‌تر شویم، طول شب یلدا کوتاه‌تر می‌شود تا جایی‌که در خود استوا، این مقدار به ۱۲ ساعت می‌رسد. استوا، تنها جایی از زمین است که طول شب و روز در هر زمان از سال برابر ۱۲ ساعت است.

اگر از استوا به نیم‌کره جنوبی برویم، اوضاع دقیقا برعکس می‌شود. اول دی در نیم‌کره شمالی که مقارن با انقلاب زمستانی است، در نیم‌کره جنوبی متناظر با اول تابستان و طولانی‌ترین روز سال است. هرچه عرض جغرافیایی جنوبی‌تری بگیرید، طول روز طولانی‌تر خواهد شد، تا جایی‌که از عرض جغرافیایی ۶۶٫۵ درجه جنوبی تا قطب جنوب، خورشید تمام شبانه‌روز را بر فراز افق سپری خواهد کرد و روز طولانی قطبی اتفاق خواهد افتاد.