冬天白天短的原因主要与地球的自转轴倾斜和公转轨道有关。以下是详细解释：
地球自转轴倾斜：
地球的自转轴相对于其公转轨道平面大约倾斜了23.5度。这个倾斜导致太阳直射点在一年中会在赤道两侧的回归线之间来回移动。
公转轨道：
地球围绕太阳的公转轨道是椭圆形的，但这一因素对昼夜长短的影响相对于自转轴倾斜来说较小。
冬至时太阳直射点：
在冬至时，太阳直射点位于南回归线（南纬23.5度），北半球接收到的太阳光较少，日照时间变短，因此白天时间最短。
大气折射：
尽管大气层对阳光有折射作用，使得太阳看起来比实际位置稍高，这会让人感觉冬天太阳升起得早、落下得晚，但这种现象并不足以改变白天时间总体上比夏天短的事实。
地理位置：
越往北，冬天白天越短，因为北半球在冬季时远离太阳直射点。在北极圈以内，冬天甚至会出现极夜现象，即连续数周或数月没有白天。
综上所述，冬天白天短的现象是由地球自转轴的倾斜和地球在公转轨道上的位置共同作用的结果