ساعت 15:42 جمعه 1 دی به وقت ایران، خورشید به پایین‌ترین نقطه از آسمان خواهد رسید و نیم‌کره شمالی، طولانی‌ترین شب خود را در حالی سپری می‌کند که نیم‌کره جنوبی شاهد طولانی‌ترین روز سال خواهد بود. انحراف 23.5 درجه ای زمین باعث شده است که در این زمان از سال، ما و ساکنان دیگر نیمکره شمالی زمین شاهد شب های طولانی و روزهای کوتاه باشیم و به طور بالعکس ساکنان نیمکره جنوبی زمین شاهد بلندترین روزهای سال خود و کوتاه ترین شب هایشان باشند. محوری که زمین در راستای آن به دور خود می چرخد نسبت به صفحه ای که زمین و خورشید در آن قرار دارند عمود نیست و به اندازه 23.5 درجه (نسبت به حالت عمود) انحراف دارد. اگر این انحراف وجود نداشت در تمام طول سال خورشید با زاویه ای یکسان به تمام نقاط زمین می تابید و مقدار شب و روز هر نقطه زمین دارای مدت زمان مشخصی می شد. اما اکنون که این انحراف وجود دارد بسته به جایگاه زمین در مدارش نسبت به خورشید، شاهد تغییر فصول مختلف در طول یک سال هستیم.

 برای روشن شدن بهتر ماجرا نگاهی به تصویر زیر بندازید:

این تصویر موقعیت زمین در همین ایام از سال را نشان می دهد. همان طور که در تصویر بالا کاملا مشخص است هر چه از خط استوا به عرض های بالاتر نیمکره شمالی برویم، مدت زمانی که خورشید در طول یک روز به زمین می تابد رفته رفته کمتر می شود تا به عرض 66.5 درجه و بالاتر از آن برسیم. اتفاقی که در این نقاط از کره زمین رخ می دهد این است که طول روز به قدری کم می شود که دیگر در طول 24 ساعت شاهد طلوع خورشید نخواهیم بود! هر چه از عرض 66.5 درجه فاصله بگیریم و به عرض های بالایی زمین نزدیک شویم این اتفاق برای مدت زمان بیشتری از سال رخ می دهد تا جایی که دقیقا در قطب شمال (یعنی عرض 90 درجه) خورشید برای چندین ماه خودنمایی نخواهد کرد. تصویر زیر آخرین طلوع خورشید در شهر ترومسا در شمال نروژ در آخرین روزهای آبان را نشان می دهد.

این شهر در عرض جغرافیایی 69.7 درجه شمالی واقع است و خورشید در آن روز 5دقیقه قبل از ظهر طلوع و 5 دقیقه پس از آن غروب کرد. با توجه به عرض جغرافیایی این منطقه، خورشید از اول آذر تا اول بهمن زیر افق باقی می‌ماند و غیر از چند ساعت که گرگ‌ومیش است، دیگر ساعات شبانه‌روز تاریکی مطلق بر این منطقه حکمفرماست.

اما دقیقا در 6 ماه دیگر، ماجرا کاملا برعکس می شود. تصویر زیر را ببینید:

این تصویر موقعیت زمین را در اول تیر ماه نشان می دهد. همان طور که در شکل هم مشخص است ساکنان نیمکره شمالی زمین به نسبت ساکنان نیمکره جنوبی، نور خورشید را برای مدت زمان بیشتری دریافت می کنند. هر چه از خط استوا به عرض های بالاتر شمالی برویم طول روز افزایش می باید تا دقیقا مانند حالت قبل اما برعکس آن، در عرض های بالای 66.5 درجه خورشید در مدتی از سال در آسمان غروب نخواهد کرد. هر چه به قطب شمال نزدیک شویم این اتفاق برای زمان بیشتری رخ می دهد تا این که در قطب شمال برای مدتی در حدود 6 ماه شب با اسکیموها قهر خواهد کرد!

تصویر پانورامای زیبای زیر در مناطق شمالی نروژ گرفته شده و حرکت خورشید را در 24 ساعت روز اول تیر 1384 نشان می‌دهد. خورشید به هنگام ظهر در بیشترین ارتفاع و در نیمه‌شب به کمترین ارتفاع رسیده است.

پس به طور کلی علت پیدایش فصول را می توان انحراف محور زمین و محل قرارگیری کره زمین در مدارش نسبت به خورشید دانست. بر اساس تصاویر بالا نیز کاملا مشخص است که فصول در نیمکره های زمین بالعکس یکدیگر هستند. بدین معنی که امشب که شب یلدای ساکنان نیمکره شمالی زمین به حساب می آید برای ساکنان نیمکره جنوبی زمین بلندترین روز سال محسوب می شود.

این موضوع را می توان به راحتی در تصویر زیر نیز مشاهده کرد:

حرکت سالیانه زمین به دور خورشید در تصویر بالا نشان داده شده است. در این موقع از سال خورشید با ارتفاع کمتر و به طور مایل به نیمکره شمالی می تابد. این روزها خورشید کمترین قوس ممکن را در آسمان می پیماید به طوری که از جنوب شرقی ترین حالت خود طلوع کرده و در جنوب غربی ترین حالت خود غروب می کند.

تصویر زیر که در شمال اروپا گرفته شده، تغییر مسیر حرکت و ارتفاع خورشید را در طول سال نشان می‌دهد: