地球是一颗赤道微凸两极略扁的行星。它以每秒185英里(298千米)的速度绕太阳公转。公转轨道长583，820，580英里(193，568，147千米)。这样，地球公转一周需要365天5小时48分46秒。公转轨道是椭圆形而非圆形，太阳正位于轨道中心附近，因此，北半球在1月份比7月份更接近太阳。然而，北半球在1月份却是最冷的时期。很明显，这种椭圆形的轨道结构并不是形成各种季节的决定因素。
地球在公转的同时，还绕地轴自西向东自转。地轴是一条假想的穿过南北两极点的直线。自转周期为24小时——运行一天。赤道(行星上最宽的部分)上的任何一处都是以每小时24万英里(39，000千米)的速度转动，这种转动速度在向两极方向上不断减弱，直到两极点线速度为零。
地轴并不垂直于它椭圆形的平面：它形成一个235度的倾斜角。正是由于这一角度及运转轨道，使地表的不同部分朝向太阳，形成季节的变换。
依据加热地表的太阳能能量多少，地球呈现出不同季节。除了地球两极点与太阳等距离时的春分、秋分两点外，始终是一个极点偏向太阳，另一个极点远离太阳。当北极偏向太阳时，北半球受太阳光照射更直接，每天日照更长。热能积聚的结果就形成了我们所说的夏季。与此同时，南半球正值冬天：南极偏离太阳，所受太阳光照射时间短，以低角度照射的太阳光线强度减弱。
如果地轴没有倾斜将会怎样呢？如果轴线平行于地球椭圆表面，那么长达一周白昼的最热的夏季将出现在两极；假设地轴垂直于椭圆轨道表面，赤道处得到的光线会更强烈，并伴随纬度的升高而减弱，除两极外所有的地方昼夜平分，并且不会产生季节性的变化。
无论何时，地球上一半是白昼，一半是黑夜。偏向太阳的极点每年至少在一次的自转中受到24小时照射。然而由于地球的形状、地轴的倾斜以及地表凹凸不平的影响，使得在任何一个季节里，高纬度地带都会因光线入射角过低，而很难甚至得不到一点热量。另一方面，热带地区因太阳光线终年直接照射而吸收或多或少的持续太阳能。