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正如题主所说，三九天，是人所感受到最冷的时段。
“三九”是冬至后的第三个九天，约在1月中下旬。所谓数九，和数伏同理，就是从每年冬至开始算，每九天算一“九”，一直数到八十一天结束。
基本上呢，三九和四九最冷，这个是没太大的争议的，大家都能感受到。从统计上看，也是三九更冷。
为什么会这个时候最冷？
其实，气温如何也是个盈亏的模式。白天，地面吸收太阳辐射的热，到夜里把它散发出去了。夏天，这个过程是个正反馈机制，天会越来越热。冬天，就成了负反馈，越来越冷。
到了冬至这一天，太阳直射点在南半球，北半球白天吸收的热量少，可是“瘦死的骆驼比马大”，“地主家还有余粮”！！过了冬至，“余粮”仍然在被消耗，到“三九”，北半球热的“余粮”是一年最少的时候，所以也就最冷。
发现了吗，我们要动态地看待，或者用数学里的斜率、物理中的加速度，来类比思考。
也就是说，当地面吸收到的太阳热量几乎等于地面散发的热量时，气温也就达到了最冷。
气候难道没有变化吗？
未必，我们从下面这张图不难发现：
随着气候的一些变化，很多地方也逐步在四九、五九出现最冷的情况。
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作为一个东北人，三九天实在是太了解了。从小就听老人讲起。
为什么叫做三九天？从农历来看是从冬至那天算起的第三个“九天”，就叫做三九天。也是一年当中最冷的一段时间，放在今天全球变暖等一些因素影响，可能大家感觉没有那么冷，小时候那个三九天那真是能冻死人的节奏。
所以民间有很多关于“三九天”的一些谚语、歇后语、养生等等一些风俗。
中国的很多事情都是按照农历来计算的，既然有“三九”，那么同样也有一到九。
那么冬至则为“一九天”的第一天，
然后第一个九天叫做“一九”，以次类推到九九八十一天，冬天也就过去了。
同样在传统文化里面，九为极数，乃最大、最多、最长久的概念。就像我们看《西游记》里面取经必须经过九九八十一难，也就是达到了极致，最大的意思，不是说他们正好经过了八十一难，回过来说，古代人也认为过了这八十一天，必将迎来春暖花开的季节。
今天大家住着温暖的楼房，有空调，有暖气，有地热，甚至来说冬天在屋里穿个背心都是可能的，但是在古代，即便在屋里估计也是棉衣棉裤，甚至对于普通人家以及游牧民族来说，冬天就像一场荒野求生一样，直面生死，所以八十一天是极难过去的。不过有个日子数数，其实也是有个盼头的事，毕竟是倒计时。
最后节选一些九九歌。
一九二九不出手，三九四九冰上走，
五九六九沿河看柳，七九河开，
八九燕来，九九归一九，犁牛遍地走。
头九暖，二九寒，三九冻得百鸟乱，
四九腊中心，冻死腊虫精，
五九四十五，刀斩勿入土，
六九五十四，再冷无意思，
七九六十三，衣帽两可挽，
八九七十二，猫狗找阴地，
九九八十一，百草报青叶。
“三九”是数九中的第三个“九天”，俗称“三九”。数九寒冬，尤其是三九、四九临近腊月，是一年之中最为寒冷的阶段。
数九又称冬九九，是我国的传统节气，用来描述冬季的气候变化。数九是从每年的冬至日开始，每九天算一“九”，一直数到九九八十一天。数九的起源非常悠久，目前还没有确切的资料记载，但至少从南北朝时就已经开始在民间流传。
九九歌
关于数九民间流传着许多歌谣，北方传唱最为广泛的一首是：一九二九不出手；三九四九冰上走；五九六九河边看柳；七九河开，八九雁来；九九加一九，耕牛遍地走。民间也有“九尽杨花开”的说法，数九结束，天气也就开始转暖。
关于“三九”的说法
我国地域辽阔，南北方温差较大，北方地区的尤为寒冷，东北地区甚至有“三九四九冻死狗”的说法；在中部地区，三九四九河流也开始冰封，有些地方甚至可以行人；而在南方地区，三九四九就没有那么冷了，例如在江苏有“三九四九拾粪老汉满街游”的说法。
三九天垂钓
三九天黄河以北的地区大部分河流都已冰封，许多钓友开始走上冰面，凿开冰层来冰钓。东北地区有“冰冻三尺”之说，冬钓也是东北垂钓活动的一大特色，靠近中南部地区，由于冰层不厚，钓友们出去冰钓一定要注意安全；南方地区的河流基本上不会冰封，可以常年垂钓，不过由于气温的降低，鱼口会有所变差，钓友们要做好“空军”的心理准备。
——上弦月
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