تنشأ فصول السنة الأربعة بسبب ميل محور الأرض بمقدار 23.5 درجة أثناء دورانها حول الشمس، مما يجعل نصفي الكرة الأرضية يتلقيان كميات مختلفة من ضوء الشمس على مدار العام. وتحدث الانقلابات الشمسية في 21 يونيو و21 ديسمبر حيث يكون أحد القطبين مواجهاً للشمس، بينما يتساوى الليل والنهار في الاعتدالين الربيعي والخريفي حول 20 مارس و22 سبتمبر. خلافاً للاعتقاد الشائع، فإن الفصول لا تنتج عن قرب الأرض أو بعدها عن الشمس، إذ تكون الأرض أقرب إلى الشمس في يناير وأبعدها في يوليو، ولا يؤثر هذا الاختلاف سوى بنسبة 7% فقط على الإشعاع الشمسي. في المناطق المعتدلة تُعرف أربعة فصول تقليدية (الربيع، الصيف، الخريف، الشتاء)، بينما تمتاز المناطق المدارية بموسمين رئيسيين هما الجاف والرطب، وقد استخدم المصريون القدماء فصولاً خاصة بنهر النيل مثل أخيت (الفيضان) وبيريت (النمو) وشمو (قلة المياه). أخيراً، تلعب عوامل إضافية مثل القرب من المحيطات والتيارات البحرية وظاهرة النينو دوراً مهماً في تعديل المناخ، كما أن ظاهرة التأخر الحراري تجعل أدفأ شهور السنة في النصف الشمالي هي يونيو ويوليو وأغسطس رغم أن الشمس تكون عمودية في يونيو.