Het veranderende klimaat van de aarde wordt veroorzaakt door de kanteling van de aardas en zijn elliptische baan om de zon. (Zie referentie 1) Zonlicht raakt het oppervlak van de planeet in verschillende hoeken tijdens de jarenlange reis van de planeet, waardoor delen verschillende seizoenen ervaren als de hoeveelheid warmte en licht verandert. (Zie referentie 2) Er is geen merkbare seizoensverandering op de evenaar, waarbij de hoeveelheid zonlicht en de sterkte relatief constant is gedurende het hele jaar. (zie referentie 3)

Axis

De rotatie-as van de aarde is 23,4 graden in verhouding tot zijn baanvlak. De as is gefixeerd en wijst constant in dezelfde richting, ongeacht de beweging van de planeet. De helling veroorzaakt verschillende hoeveelheden zonlicht die worden blootgesteld aan het zuidelijke of noordelijke halfrond, afhankelijk van waar de aarde zich in de baan rond de zon bevindt.

Rotatie

De aarde reist een elliptisch pad rond de zon, voltooid binnen 365 dagen en vijf uur. Tijdens deze reis presenteert de aardverschuiving van de aarde verschillende zijden van zijn oppervlak naar de zon toe. De tilt produceert de meest dramatische verandering in licht bij de zomer- en winterzonnewende en de minste bij de lente- en herfstnachtevenementen. De verandering in hoeveelheid en sterkte van het zonlicht gedurende het hele jaar veroorzaakt de seizoenswisselingen.

Winterzonnewende

Bij de winterzonnewende kantelde de hemisfeer zo ver mogelijk van de zon af als mogelijke ervaringen de langste nacht en kortste dag van het jaar. Het zonlicht dat dit halfrond bereikt, raakt het oppervlak in een kleinere hoek. Hierdoor wordt dezelfde hoeveelheid licht over een groter gebied verspreid, waardoor er minder warmte is. Er zijn minder uren daglicht per dag wanneer de aarde de zonnewende nadert. Bij de paal is er 24 uur duisternis.

Lente en herfst equinox

Terwijl de aarde langs het elliptische pad beweegt, wijst deze niet naar of weg van de zon. Beide hemisferen ontvangen gelijke hoeveelheden licht tijdens de lente- en herfstnachtevening. Het halfrond dat uit de winter komt, zal steeds langere dagen hebben met kortere nachten als de as van de planeet beweegt om dat halfrond directer aan de zon bloot te stellen. Dit zal ook de hitte verhogen die door dat halfrond wordt ervaren. Het andere halfrond begint in de herfst te gaan, met koelere dagen en langere nachten na de equinox.

Zomerzonnewende

Het halfrond ervaart de zomer en evolueert naar de zomerzonnewende, ontvangt direct meer zonlicht dan op een ander punt in de cyclus. Deze toename in direct licht verhoogt ook de warmte voor dat halfrond gedurende deze tijd. De zomerzonnewende is de langste periode van het daglicht en de pool van dat halfrond heeft 24 uur daglicht. Het tegenovergestelde halfrond zal de winterzonnewende ervaren op deze dag.