因为昼夜长短的变化是由于地球倾斜自转，同时绕太阳做公转运动造成的。从夏至后，太阳对地球的直射点逐日南移；秋分后太阳直射点移到赤道以南，分布到北半球的阳光逐日减少，因此北半球到冬天白昼时间就逐日缩短，而黑夜却逐步加长。
地轴本身是个假想轴，是指地球自转所绕的轴，北端与地表的交点是北极，南端与地表的交点是南极，地球始终不停地绕着这个假想的轴运转，故又称地球自转轴。这个轴不是与地球轨道面垂直的，而存在一个66°34′的夹角。地轴在地球中的位置并不固定，而有微小的移动，造成“极移”，这个地轴的移动、倾斜现象被称为地轴倾斜。