Il cambiamento climatico della Terra è causato dall'inclinazione dell'asse terrestre e dalla sua orbita ellittica intorno al sole. (Vedi riferimento 1) La luce solare colpisce la superficie del pianeta a diverse angolazioni durante il viaggio annuale del pianeta, facendo sì che le parti sperimentino stagioni diverse man mano che la quantità di calore e luce cambia. (Vedi riferimento 2) Non si notano cambiamenti stagionali a l'equatore, dove la quantità di luce solare e la forza sono relativamente costanti durante tutto l'anno. (vedi riferimento 3)

Asse

L'asse di rotazione terrestre è 23,4 gradi in relazione al suo piano orbitale. L'asse è fisso, puntando costantemente nella stessa direzione indipendentemente dal movimento del pianeta. L'inclinazione causa diverse quantità di esposizione alla luce solare nell'emisfero meridionale o settentrionale a seconda di dove la terra si trova nella sua orbita intorno al sole.

Rotazione

La terra percorre un percorso ellittico attorno al sole, completato entro 365 giorni e cinque ore. Durante questo viaggio l'inclinazione della terra presenta diversi lati della sua superficie verso il sole. L'inclinazione produce il più drammatico cambiamento di luce al solstizio d'estate e d'inverno e il minimo agli equinozi primaverili e autunnali. Il cambiamento della quantità e della forza della luce solare durante tutto l'anno è ciò che produce i cambiamenti stagionali.

Solstizio d'inverno

Al solstizio d'inverno l'emisfero è inclinato il più lontano possibile dal sole la notte più lunga e il giorno più corto dell'anno. La luce del sole che raggiunge questo emisfero colpisce la superficie con un'angolazione minore. Ciò fa sì che la stessa quantità di luce venga diffusa su un'area più ampia, causando meno calore. Ci sono meno ore di luce ogni giorno mentre la terra si avvicina al solstizio. Al polo ci saranno 24 ore di buio.

Equinozio primaverile ed autunnale

Mentre la terra si muove lungo il percorso ellittico, non punta né verso né lontano dal sole. Entrambi gli emisferi ricevono uguali quantità di luce durante la primavera e il giorno equinozio autunnale. L'emisfero che si sposta dall'inverno avrà giorni sempre più lunghi con notti più brevi mentre l'asse del pianeta si muove per esporre più direttamente l'emisfero al sole. Ciò aumenterà anche il calore sperimentato da quell'emisfero. L'altro emisfero inizierà a muoversi verso l'autunno, con giorni più freschi e notti più lunghe dopo l'equinozio.

Solstizio d'estate

L'emisfero vivendo l'estate e spostandosi verso il solstizio d'estate, riceve più luce solare direttamente di quello che ha in qualsiasi altro punto del ciclo. Questo aumento della luce diretta aumenta anche il calore per quell'emisfero durante questo periodo. Il solstizio d'estate è il periodo più lungo di luce diurna e il polo di quell'emisfero avrà 24 ore di luce diurna. L'emisfero opposto vivrà il solstizio d'inverno in questo giorno.