冬天天气变冷的原因有多个因素。

首先，地球的自转轴是倾斜的，这个倾斜导致了季节的变化。在冬季，地球的北半球离太阳更远，而南半球更接近太阳。由于距离的变化，北半球的阳光照射面积较小，太阳光照射到地面上的角度也较低，导致了较少的能量被转化为热量。相比之下，南半球的阳光照射面积较大，太阳光照射到地面上的角度较高，能量转化为热量的效率更高。

其次，冬季北半球的大陆面积较大，而南半球主要是海洋。大陆比海洋更容易散热，因此北半球的冷空气质量更高，而南半球则相对较暖。

另外，冬季北半球的天气系统也会受到极地地区的影响。北极地区的寒冷空气会向南移动，导致了寒潮和寒冷的天气。这种气流的移动也会引发风暴和降雪等极端天气现象。

最后，冬季的日照时间也较短，太阳直射点偏离了北半球，导致阳光照射不足。这使得地表温度下降，进而影响了大气温度的变化。

综上所述，冬季天气变冷是由于地球的自转轴倾斜、季节变化、地球距离太阳的变化、大陆和海洋的散热差异、极地气流以及日照时间短等因素共同作用所致。这些因素相互影响，共同导致了寒冷的冬季天气。