התנהגותם של רוב החיים בכדור הארץ מושפעת מעונת העונות. החל ממצב תרדמה בחורף ועד לאיסוף ואחסון מזון במהלך הקיץ והסתיו. לצורך ההישרדותם של בעלי החיים נדרשה התפתחות של הבנה כלשהי בשינויים המחזוריים של טמפרטורות חמות וקרות. בעוד שהעונות היו ידועות זה מכבר, הרי רק בסביבות 200 לפנה"ס הובנה לראשונה הסיבה להופעתן של עונות השנה על ידי הגיאוגרף ארטוסטנס. לאחר שציין כי השמש נמצאת ישירות מעל קו המשווה ביום השוויון, הוא השתמש מדידות של המיקום של השמש בצהריים בחורף ובקיץ. ארטוסטנס הצליח להבין כי השמש נוטה בזווית של 23.5 מעלות ביחס לקו המשווה השמימי בשיא הקיץ ובכיוון ההפוך בשיא החורף.
ארתוסטנס ניסה להבין את הנטיה של כדור הארץ לפי הקוסמולוגיה הגיאוצנטרית שבה כדור הארץ ניצב במרכז היקום. בתרחיש זה, השמש נעה במסלול המוטה ביחס לכדור הארץ. הסבר אלגנטי יותר (נכון) עבור ההטיה זו התקבל ממודלים שבה השמש ניצבת במרכז היקום – הגישה ההליוצנטרית.
ניתן להסביר את התופעות הללו כאשר כדור הארץ המסתובב, ומקיף במסלולו השטוח את השמש. כיום אנו יודעים כי כדור הארץ מקיף את השמש כאשר קו המשווה שלו מוטה ב- 23.5 מעלות לגבי מישור מסלול כדור הארץ סביב השמש (הנתיב שאנו רואים מסלול המילקה בשמים). כדור הארץ נע סביב השמש תוך שהוא שומר על הציר הקוטב הצפוני שלו מצביע לכיוון כוכב הצפון. בזמן שכדור הארץ נמצא בצד אחד של השמש – הנטיה של חצי כדור הארץ הצפוני היא לכיוון השמש. כך שאדם הנמצא בחצי הכדור הצפוני יראה בצהריים את השמש ברום השמים ואורה קורן כלפי מטה. במצב זה נוצר אפקט חימום חזק. זהו קיץ בחצי צפוני, בעוד שבחצי הכדור הדרומי יהיה חורף. שישה חודשים לאחר מכן, כאשר כדור הארץ נמצא בצד השני של השמש, ההטיה של חצי הכדור הצפוני מהשמש והלאה. צופה הנמצא בחצי הצפון יראה את השמש בצהריים חוצה את השמים סמוך לדרום . זהו החורף בחצי צפוני, בעוד שבחצי הכדור הדרומי יש אור שמש ישיר יותר במהלך הקיץ.
קיימת תוצאה שנייה הנובעת מהציר המוטה של כדור הארץ. כאשר חצי הכדור הצפוני נוטה לכיוון השמש, החצי הצפוני של כדור הארץ מקבל יותר מ -12 שעות של אור שמש בכל יום, בעוד שהחצי הדרומי מקבל פחות מ -12 שעות. כאשר חצי הכדור הצפוני נוטה מן השמש, קווי הרוחב הצפוני מקבלים פחות מ- 12 שעות אור השמש בכל יום וקווי הרוחב הדרומי מקבלים יותר מ 12 שעות. ימי השיוויון באביב בסתיו הם זמנים שהיום והלילה שווים בכל מקום בכדור הארץ. אזורים בין קווי הרוחב 23.5° צפון ו- 23.5° דרום יכולים לראות את השמש ישירות מעליהם. אלה הם אזורים טרופיים. לנטיה זו גם השפעה ביצירת אזורים מצפון לקו רוחב 66.5° ומדרום לקו רוחב 66.5° דרום. באזורים אלה קיימת חשכה רציפה לאורך ימים או אור מתמשך במהלך החורפים וקיצים שלהם. אזורי הקוטב האלה מכונים לפעמים "ארץ השמש בחצות".
כדור הארץ נשאר במרחק דומה מהשמש לאורך מסלולו. למעשה, כדור הארץ קרוב מעט יותר לשמש במהלך החורף בחצי הכדור הצפוני – זוהי הוכחה לכך שעונות השנה שלנו לא נגרמות על ידי שינוי המרחק מהשמש. העונות נגרמות על ידי הטיה של ציר כדור הארץ, ואם הציר לא היו מוטה, לא היו עונות שנה. תאר לעצמך את כדור הארץ מקיף את השמש מסתובב שציר הסיבוב שלו ניצב למישור הסיבוב. כל חלק של כדור הארץ יקבל 12 שעות של יום ו- 12 שעות של לילה במשך כל השנה. השמש תגיע בכל יום לאותו הגובה בשמים במהלך כל השנה. נטיית ציר שכזו תיצור אקלים משעמם, אם מבנה מזג אוויר עקבי. נטיית כדור הארץ מספקת את עונות השנה ויוצרת עבורינו חיים ואקלים מעניינים יותר!