地球是一顆赤道微凸兩極略扁的行星。它以每秒185英裏(298千米)的速度繞太陽公轉。公轉軌道長583，820，580英裏(193，568，147千米)。這樣，地球公轉一周需要365天5小時48分46秒。公轉軌道是橢圓形而非圓形，太陽正位於軌道中心附近，因此，北半球在1月份比7月份更接近太陽。然而，北半球在1月份卻是最冷的時期。很明顯，這種橢圓形的軌道結構並不是形成各種季節的決定因素。
地球在公轉的同時，還繞地軸自西向東自轉。地軸是一條假想的穿過南北兩極點的直線。自轉周期為24小時——運行一天。赤道(行星上最寬的部分)上的任何一處都是以每小時24萬英裏(39，000千米)的速度轉動，這種轉動速度在向兩極方向上不斷減弱，直到兩極點線速度為零。
地軸並不垂直於它橢圓形的平麵：它形成一個235度的傾斜角。正是由於這一角度及運轉軌道，使地表的不同部分朝向太陽，形成季節的變換。
依據加熱地表的太陽能能量多少，地球呈現出不同季節。除了地球兩極點與太陽等距離時的春分、秋分兩點外，始終是一個極點偏向太陽，另一個極點遠離太陽。當北極偏向太陽時，北半球受太陽光照射更直接，每天日照更長。熱能積聚的結果就形成了我們所說的夏季。與此同時，南半球正值冬天：南極偏離太陽，所受太陽光照射時間短，以低角度照射的太陽光線強度減弱。
如果地軸沒有傾斜將會怎樣呢？如果軸線平行於地球橢圓表麵，那麼長達一周白晝的最熱的夏季將出現在兩極；假設地軸垂直於橢圓軌道表麵，赤道處得到的光線會更強烈，並伴隨緯度的升高而減弱，除兩極外所有的地方晝夜平分，並且不會產生季節性的變化。
無論何時，地球上一半是白晝，一半是黑夜。偏向太陽的極點每年至少在一次的自轉中受到24小時照射。然而由於地球的形狀、地軸的傾斜以及地表凹凸不平的影響，使得在任何一個季節裏，高緯度地帶都會因光線入射角過低，而很難甚至得不到一點熱量。另一方麵，熱帶地區因太陽光線終年直接照射而吸收或多或少的持續太陽能。