فصل ها به خاطر تفاوت فاصله زمین از خورشید در طول سال به وجود نمی آیند (این تفاوت ها به شدت کم است). فصل ها نتیجه کج بودن محور زمین هستند.

زمین یک بار در سال به دور خورشید می گردد. ولی چهار فصل در زمین به وجود می آید و درازی شب ها و روزها در هر فصل متفاوت است. این تفاوت را کجی محور زمین باعث شده. محور زمین خطی فرضی است که قطب های شمال و جنوب را به هم وصل می کند. اما محور زمین مستقیم از بالا به پایین کشیده نشده. بلکه با حدود 23.45 درجه در مقایسه با صفحه مداری کج شده. این کجی و حرکت زمین به دور خورشید باعث تغییر فصل می شود.

درابتدای پاییز نیمه شمالی زمین به شکل کج از خورشید رو برمی گرداند. در نتیجه نور خورشید به شکل کمرنگی بر سراسر نیمه شمالی زمین گسترش پیدا می کند و نیکره شمالی زمستان را تجربه می کند. در همان زمان نور خورشید به شدت روی نیمه جنوبی زمین می افتد که در حال گذراندن تابستان است. در ابتدای بهار، زمین به شکل کج به سمت دیگر خورشید رو می کند. حالا نیمه شمالی زمین به جانب خورشید کج شده. نور خورشید به شدت روی نیمه شمالی زمین می افتد و نیمکره شمالی تابستان را تجربه می کند. در همان زمان نور خورشید روی نیمه جنوبی زمین که زمستان را می گذراند، کم شدت تر است.

به این ترتیب موقعی که قطب شمال به سمت خورشید کج می شود بخش شمالی زمین تابستان است با روزهای بلند و شب های کوتاه. بعد از شش ماه زمین به سمت دیگر خورشید حرکت کرده است. نیمه شمالی حالا نسبت به خورشید کج شده است و بخش شمالی زمین روزهای کوتاه و شب های بلندی دارد.

این کج بودن محور، به ما چهار فصل سال یعنی بهار، تابستان، پاییز و زمستان را داده. چون محور کج شده، بخش های مختلف زمین در زمان های مختلف به جانب خورشید جهت گیری می کنند.

تابستان گرم تر از زمستان است. چون اشعه خورشید در طول تابستان نسبت به زمستان در یک زاویه مستقیم تر به زمین می رسد و همچنین به خاطر این که در تابستان روزها خیلی طولانی تر از شب ها هستند. در طول زمستان، اشعه خورشید با زاویه زیاد به زمین برخورد می کند و روزها خیلی کوتاه هستند. این تأثیرات ادامه نتایج کج بودن محور زمین هستند.

مدار زمین کاملاً گرد نیست. زمین در ابتدای پاییز اندکی به خورشید نزدیک تر است (زمستان در نیمکره شمالی) و در ابتدای بهار دورتر است. در ابتدای پاییز زمین در 91.4 میلیون مایلی یا 147.1 میلیون کیلومتری از خورشید قرار دارد و در ابتدای بهار 94.5 میلیون مایل یا 152.1 میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد. این تفاوت فاصله در مقایسه با گرم شدن و سرد شدنی که به خاطر کج بودن محور زمین به وجود می آید تأثیر خیلی کوچک تری در ایجاد فصل ها دارد.

انقلاب تابستانی و زمستانی

انقلاب زمستانی در شروع زمستان که کوتاه ترین روز سال است رخ می دهد. انقلاب تابستانی نیز در شروع تابستان که بلند ترین روز سال است رخ می دهد. که این امر به دلیل زاویه محور دوران زمین به دور خود، نسبت به سطح مدار گردش زمین به دور خورشید است.

اعتدال بهاری و پاییزی

اعتدال بهاری و پاییزی روزهایی هستند که طول روز و شب مساوی است. دو اعتدال سالانه موقعی رخ می دهد که خورشید، استوا را به شکل صلیب قطع می کند.

اعتدال بهاری با شروع بهار در نیمکره شمالی و شروع پاییز در نیمکره جنوبی رخ می دهد. اعتدال پاییزی با شروع پاییز در نیمکره جنوبی و شروع بهار در نیمکره جنوبی شکل می گیرد.