Gli oggetti celesti in orbita come il pianeta Terra si muovono in due modi: rivoluzione e rotazione. Il primo si riferisce al moto ellittico di un satellite attorno al suo corpo genitore, in questo caso il sole; quest’ultimo si riferisce al movimento circolare del corpo attorno a un asse centrale mentre ruota. L’asse di rotazione spesso forma un angolo inclinato e non perpendicolare rispetto al piano orbitale. Questo fenomeno, noto come inclinazione o obliquità assiale, ha effetti profondi sulle condizioni del pianeta.
L’inclinazione assiale della Terra è attualmente di 23.5 gradi e varia tra 22 e 24.5 gradi in un periodo di 41,000 anni. In relazione al piano orbitale, noto anche come eclittica, i poli celesti nord e sud si muovono lentamente, il che fa sì che il pianeta si inclini quasi sempre nella stessa direzione rispetto al sistema solare nel suo insieme. Poiché la Terra ruota intorno al sole, la distribuzione della luce solare e attraverso il pianeta varia; gli emisferi settentrionale e meridionale ricevono la stessa quantità di luce solo durante gli equinozi di primavera e di autunno. Quando l’emisfero settentrionale è inclinato nella direzione del Sole, le persone in quella parte del mondo attraversano la stagione estiva, mentre l’emisfero australe ha l’inverno. Sul lato opposto dell’orbita, l’emisfero australe si inclina verso il sole e vive la stagione dell’estate; l’emisfero settentrionale si inclina e ha l’inverno
Uno degli indicatori del cambiamento stagionale è il rapporto variabile tra il giorno e la notte durante tutto l’anno, controllato dall’inclinazione assiale della Terra. Il lato della Terra rivolto verso il sole in un dato momento sperimenta il giorno. Quando l’emisfero settentrionale è rivolto verso il sole, le latitudini a nord dell’equatore avranno più area nella parte diurna del pianeta, causando giorni più lunghi e l’emisfero australe avrà giorni più brevi. Allontanandosi dall’equatore si aumenta questa distanza; il Circolo Polare Artico situato a 66 gradi nord segna il punto in cui l’intera rotazione è sul lato diurno o notturno del sole, indicato come solstizio d’estate e d’inverno, quando il giorno o la notte durano 24 ore intere. Ai poli, giorno e notte durano ben sei mesi.
Gli scienziati non hanno scoperto la causa dell’inclinazione assiale della Terra, ma hanno avanzato alcune teorie principali. La teoria prevalente è che un grande corpo celeste si sia scontrato con la Terra all’inizio della sua vita e abbia causato un’inclinazione nell’asse. Un’altra teoria è la distribuzione caotica della polvere alla formazione del sistema solare, che spiega ogni pianeta con una diversa inclinazione assiale.