Jordens förändrade klimat orsakas av lutningen av jordens axel och dess elliptiska omlopp runt solen. (Se Referens 1) Solstrålen träffar planetens yta i olika vinklar under planetens årliga resa, vilket medför att delar upplever olika årstider som mängden värme och ljusförändring. (Se Referens 2) Det finns ingen märkbar säsongsbyte vid ekvator, där solljusets mängd och styrka är relativt konstant under hela året. (se referens 3)

Axis

Jordens rotationsaxel är 23,4 grader i förhållande till dess orbitalplan. Axeln är fast och pekar ständigt i samma riktning, oavsett planetens rörelse. Lutningen orsakar olika mängder av solljusets exponering på södra eller norra halvklotet beroende av var jorden ligger i sin omlopp runt solen.

Rotation

Jorden färdas en elliptisk väg runt solen, avslutad inom 365 dagar och fem timmar. Under denna resa presenterar jordens lutning olika sidor av dess yta mot solen. Lutningen ger den mest dramatiska förändringen i ljuset på sommar- och vintersolståndet och minst vid vernal och höstens equinoxes. Förändringen i mängden och styrkan i solljuset under hela året är det som skapar säsongsförändringar.

Vinter Solstice

Vid vintersolståndet halkade halvklotet så långt bort från solen som möjliga upplevelser årets längsta natt och kortaste dag. Solljuset som når denna halvklot träffar ytan i mindre vinkel. Detta medför att samma mängd ljus sprids över ett större område, vilket orsakar mindre värme. Det finns färre timmars dagsljus varje dag när jorden närmar sig solstickan. Vid polen kommer det att finnas 24 timmars mörker.

Vår och hösten Equinox

När jorden rör sig längs elliptisk väg, pekar den varken mot eller bort från solen. Båda hemisfärerna mottar lika stora ljusbelopp under våren och höstens höstdag. Halvklotet som rör sig från vintern kommer att få allt längre dagar med kortare nätter när planetens axel rör sig för att exponera den halvklotet mot solen mer direkt. Detta kommer också att öka värmen som upplevs av den halvklotet. Den andra halvklotet börjar flytta till hösten, med kallare dagar och längre nätter efter equinoxen.

Sommarsolståndet

Halvkanten upplever sommar och rör sig mot sommarsolståndet, får mer solljus direkt än vad den har på någon annan punkt i cykeln. Denna ökning av direktljus ökar också värmen för den halvklotet under denna tid. Sommarsolståndet är den längsta dagsljuset och polen på den halvklotet kommer att ha 24 timmars dagsljus. Den motsatta halvklotet kommer att uppleva vintersolståndet denna dag.