Sự thay đổi nhiệt độ trong năm là do độ nghiêng của Trái đất trên trục và vòng quay của nó xung quanh mặt trời cho phép ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp hơn. Tùy thuộc vào bán cầu nào hướng về mặt trời tại thời gian nhất định, bán cầu đó trải qua mùa hè hoặc mùa đông.
Trục của Trái đất nghiêng 23,5 độ so với phương thẳng đứng, luôn cùng hướng so với mặt trời. Điều này có nghĩa là khi Trái đất quay quanh mặt trời, các bán cầu khác nhau quay về các hướng ngược nhau. Ví dụ, Bắc bán cầu hướng về phía mặt trời từ cuối tháng Ba đến cuối tháng Chín. Từ quan điểm của Trái đất, mặt trời dường như nhô cao hơn trên bầu trời và ánh sáng mặt trời gần với trái đất hơn theo phương thẳng đứng. Điều này có nghĩa là bất kỳ khu vực nhất định nào trên Trái đất đều nhận được lượng ánh sáng mặt trời tập trung hơn, làm nóng mặt đất và không khí.
Vào mùa đông, mặt trời dường như mọc thấp hơn trên bầu trời và các tia sáng của nó không chiếu trực tiếp vào bán cầu đó như vào mùa hè, làm cho nhiệt khuếch tán nhiều hơn. Mùa xuân và mùa thu là thời điểm trung gian, vì cả hai bán cầu đều nhận được lượng ánh sáng mặt trời bằng nhau.
Từ ngày này sang ngày khác trong suốt các mùa, nhiệt độ thay đổi do mây bao phủ, độ ẩm tương đối và các yếu tố khí quyển khác ảnh hưởng đến tỷ lệ ánh sáng mặt trời chiếu vào Trái đất.
