地球自转产生昼夜之分，地球公转就产生了春夏秋冬四季的变化。季节更迭的根本原因是地球的自转轴与其公转轨道平面不垂直，偏离的角度是23度26分（黄赤交角）。在不同的季节，南北半球所受到的太阳光照不相等，日照更多的半球是夏季，另一半是冬季。
冬至日的天文现象：
每年的12月21、22日或23日。太阳直射点在南回归线上（即南纬23°26′），南半球各地昼最长，夜最短。南半球纬度越高的地方，白昼越长，黑夜越短，南极圈内出现极昼现象。
北半球则完全相反。地球上距南回归线越远的地方，太阳光线越倾斜，获得的太阳光热越少。相比之下，此时南半球比北半球获得的热量多。由于太阳辐射到地面的能量仍比地面向空中发散的少，所以在短时间内气温继续降低。一般北半球12、1、2三个月是冬季，南半球是夏季。