Miért váltakoznak az évszakok? A Föld forgástengelye 23,5°-os szöget zár be a függőlegeshez képest. Ez a Föld tengelyferdesége. Ahogy a Föld az év során a Nap körül kering, először az egyik, majd a másik pólus is a Nap felé billen. Ebből a „billenés”-ből adódó eltérő napsugárzási intenzitás adja az évszakokat.
Nyár
Június 21-én van a nyári napforduló, amikor a Föld északi pólusa maximálisan a Nap felé dől. Ez azt jelenti, hogy a helyi délben a Nap közvetlenül az északi szélesség kb. 23,5°-án (ezt nevezik Ráktérítőnek) lesz a Nap felett. Ezen a napon a Nap az északi félteke összes megfigyelője számára eléri a legmagasabb pontját az égbolton. Bár a csillagászok ezt a napot tekintik a nyár kezdetének, a nyári napfordulót gyakran nevezik nyárközépnapnak, ami azt tükrözi, hogy ez az év leghosszabb napja. Nyáron melegebb van, mint télen, mert amikor a pólus a Nap felé dől, a Nap sugarai jobban koncentrálódnak, amikor a Földre érnek, és mert a Nap hosszabb ideig van a horizont felett. A déli féltekén élők számára ilyenkor tél közepe van, mivel a déli pólus a legnagyobb mértékben el van ferdülve a Naptól.
Ősz
A Föld az Északi-sark fölött nézve az óramutató járásával ellentétes irányban kering, és szeptember 22-e körül eléri az őszi napéjegyenlőséget. Ez jelzi az ősz kezdetét. Ekkor egyik pólus sem billen a Nap felé, amely a Földről nézve a helyi déli órákban az Egyenlítőn (0°-os szélességnél) van. A Föld minden pontján 12 óra nappal és 12 óra éjszaka van. Maga a napéjegyenlőség kifejezés is ezt jelenti: egyforma hosszú a nappal és az éjszaka. Pontosan ugyanez figyelhető meg a tavaszi napéjegyenlőség idején is. Az őszi és a tavaszi napéjegyenlőség az egyedüli két olyan időpont, amikor a Nap pontosan keleten kel fel és nyugaton nyugszik.
Tél
A december 21-i téli napfordulókor az Északi-sark a legtávolabbra billen el a Naptól, amely ekkor a déli szélesség kb. 23,5°-án (a Baktérítő felett) áll helyi delelésekor. Az északi félteke észlelői számára ilyenkor a Nap a legalacsonyabb magasságban emelkedik a horizont fölé, és ez a legrövidebb nappal. A csillagászok számára a téli napforduló a tél kezdetét jelenti, de gyakran a télközép napjaként is emlegetik. Télen a Nap Föld felé ferdén beeső sugarai jobban szétszóródnak az atmoszférában, kevesebb a koncentrált sugárzás és a Nap rövidebb ideig van a horizont felett, ezért összességében véve hidegebb van. Természetesen a déli féltekén minden fordítva történik, így amikor az északi féltekén tél van, a déli féltekén nyár!
Tavasz
Az északi féltekén a tavasz a tavaszi napéjegyenlőséggel kezdődik, amely március 21-e körül következik be. Az őszi napéjegyenlőséghez hasonlóan a nappalok és az éjszakák egyforma hosszúak, és a Nap a helyi delelésekor közvetlenül az egyenlítő fölött van.
Nappalok és éjszakák hosszúsága
A Föld tengelyferdeségének napról-napra történő változásának köszönhető az a jelenség is, hogy a nappal és az éjszaka hosszúsága minden nap más és más. Az azonban, hogy pontosan hogyan változik az év során a napi világos és sötét órák száma, a földrajzi szélességtől függ. Az Egyenlítőn lévők számára nincs különbség: a nappalok és az éjszakák hossza egész évben megegyezik. Az Északi-sarkon a Nap pontosan az év felében a horizont felett van, amikor az északi féltekén nyár van, de az északi félteke telén soha nem kel fel. A Déli-sarkon ez fordítva van. A pólusokon a nappal és az éjszaka lényegében egyenként 6 hónapig tart. Az Egyenlítő és a sarkok közötti szélességi körökön a nyár közepén és a tél közepén a nappal és a sötétség közötti különbség a magasabb szélességi körök felé haladva növekszik.
