Времена года сменяются из-за совместного действия обращения Земли вокруг Солнца и наклона её оси. Ось наклонена примерно на 23,5 градуса и сохраняет направление. Поэтому в разные части орбиты одно полушарие оказывается наклонено к Солнцу, другое — от него.

Когда Северное полушарие наклонено к Солнцу, лучи падают более отвесно, Солнце поднимается выше, световой день длится дольше. Поверхность получает больше энергии, наступает летний сезон. В Южном полушарии в это время Солнце ниже и день короче — там зима.

Через полгода положение меняется: Северное полушарие отклонено от Солнца, там зима, а Южное получает больше прямого света и переживает лето. Весной и осенью условия переходные; около равноденствий продолжительность дня и ночи близка.

Расстояние до Солнца не является главной причиной сезонов. Земля ближе к Солнцу в начале января, когда в Северном полушарии зима, а сезоны двух полушарий противоположны одновременно. Это невозможно объяснить общим приближением всей планеты.

У экватора сезонные изменения длины дня и высоты Солнца меньше, а в умеренных и полярных широтах больше. Климатический сезон не всегда начинается точно в день солнцестояния: океан, суша и атмосфера нагреваются и остывают с задержкой.