סוזאן ואימאן

הציר של כדור הארץ אינו ניצב למישור המילקה אלא נוטה בזווית של 66.5 מעלות ביחס אליו. נטייה זו של הציר היא הקובעת את חילופי עונות השנה על פני כדור הארץ. לכן, בכל רגע נתון בחורף או בקיץ, חלק מסוים של כדור הארץ חשוף יותר לקרני השמש (ראו ציור). עוצמת החשיפה באזורים השונים על פני כדור הארץ משתנה עם תנועתו במסלולו סביב השמש, וחוזרת למצבה ההתחלתי בעת השלמת הקפה אחת, שנמשכת שנה.

בכל רגע נתון, ללא תלות בעונה, בחצי הכדור הדרומי והצפוני עונות שנה הפוכות.

שינויי מזג האוויר עם חילוף העונות תלויים גם בקירבה לאוקיינוסים או גופי מים גדולים, זרמים באותם אוקיינוסים, אל ניניו וזרמי אוויר.

באזור הקטבים העונות מובדלות על פי שינויים בכמות האור, שגורמת לתרדמת חורף בבעלי חיים וצמחים. השפעות אלה משתנות עם הגובה וקירבה למים. למשל, הקוטב הדרומי נמצא במרכז יבשת אנטארקטיקה, ולכן הוא מרוחק מהשפעה הממתנת של המים על שינויי מזג האוויר. הקוטב הצפוני נמצא באוקיינוס הארקטי, ולכן משרעת הטמפרטורה שלו קטנה יותר בגלל ההשפעה הממתנת של המים. כתוצאה מכך הקוטב הדרומי קר יותר במהלך החורף הדרומי מהקוטב הצפוני במהלך החורף הצפוני.

מחזור עונות השנה בקטבים ובאזורים הרחוקים מקו המשווה בשני חצאי כדור הארץ הפוך. בזמן

באזורים הטרופיים אין שינוי משמעותי בכמות האור במשך השנה. אולם, אזורים רבים (ובהם האוקיינוס ההודי) חשופים לגשמי מונסון ומחזורי רוח. מחקר שנעשה על פי רישום הטמפרטורה ב-300 השנים האחרונות הראה שעונות האקלים וגם המחזוריות שלהם נשלטת על פי השנה האנומליסטית (הזמן בין מעברי פריהליון), ולא על פי השנה הטרופית.

למרות שמרחק כדור הארץ מהשמש במסלולו האליפטי אינו הגורם לעונות השנה, שהרי העונות הפוכות בשני חצאי הכדור, הוא משפיע עליהן במעט. לכדור הארץ מסלול כמעט מעגלי (האקסצנטריות שלו 0.017 בלבד), ולכן כמות הקרינה הכוללת שכדור-הארץ סופג מן השמש משתנה אך מעט לאורך השנה. כדוה״א מגיע לפריהליון, כלומר לנקודה הקרובה ביותר לשמש במסלולו, בתקופת ינואר, דהיינו כאשר בחצי הכדור הצפוני חלה עונת החורף, ובחצי הדרומי עונת הקיץ. כמו כן, כדוה״א מגיע לאפהליון, כלומר לנקודה הרחוקה ביותר מהשמש, בתקופת יולי, כשהעונות הפוכות. מצב זה גורם לכך שעונות הקיץ והחורף בחצי הכדור הצפוני מתונות יותר מאשר בחצי הדרומי.