下図のように、地球は太陽の周りを公転していますが、地球の自転軸は公転面に対して垂直ではなく23.4度ほどの傾きをもっています。この傾きを保ったまま地球が公転すると、北極側が太陽の方向を向く時期と南極側が太陽の方向を向く時期が交互に訪れることになります。 この地軸の傾きによって、北半球と南半球で季節が反対になるのです。 太陽を向いている面は太陽の光が当たって昼となり、反対側は夜となっています。地球は自転軸を中心に1日1回のペースで自転していますから、たとえば北極側が太陽を向いていると、北半球では昼側にいる時間すなわち昼が 長く、夜側にいる時間すなわち夜が短いことがわかります。また、このときには太陽の南中高度が高くなり、単位面積当たりの太陽光線の量は大きく、したがって暑くなります。昼が長く、暑い季節＝夏です。 逆に、北極側が太陽と反対を向いていると、北半球では昼が短く、夜が長いこと、太陽の南中高度が低くなり、単位面積当たりの太陽光が少なく、寒くなることもわかります。昼が短く、寒い季節＝冬です。