Disons-le tout de suite, le soleil n’est pas plus proche de la terre l’été que l’hiver. En fait, c’est même le contraire, puisqu’à notre époque, la distance légèrement variable qui les sépare présente son minimum vers le 3 janvier. De toute manière, à notre été dit boréal (celui de l’hémisphère Nord) correspond l’hiver austral. Les saisons des deux hémisphères étant en permanence inversées, ce n’est pas du côté de la distance au soleil qu’il faut chercher les raisons de leur existence.
La terre tourne autour du soleil selon une orbite presque circulaire, contenue dans un plan appelé « plan de l’écliptique », auquel appartient également le centre du soleil. Supposons que ce plan soit horizontal, un terme qui n’a bien entendu aucune signification dans l’espace stellaire. L’axe qui relie le pôle Nord de la terre (situé « au-dessus » du plan de l’écliptique) à son pôle Sud (situé « au-dessous ») n’est pas vertical, mais incliné selon un angle d’environ 23 degrés par rapport à la verticale. On retrouve cette inclinaison dans les mappemondes sphériques vendues dans le commerce, tournant librement au-dessus d’un socle.
Bien que la terre se déplace, et tourne en outre sur elle-même, l’axe des pôles conserve toujours une direction fixe dans l’espace, ou plus exactement que l’on peut considérer comme fixe à l’échelle d’une vie humaine. Le pôle Nord est en effet toujours à peu près situé dans la même direction que l’étoile Polaire.
De ce fait, la terre semble « se pencher » vers le soleil durant notre été boréal, au cours duquel l’hémisphère Nord est alors plus éclairé que l’hémisphère Sud. Six mois plus tard, la terre se penche toujours dans la même direction (voir vidéo), mais elle est positionnée à l’autre extrémité de son orbite, et le soleil se situe dans la direction opposée. C’est alors l’hémisphère Sud qui est le plus éclairée Telle est la raison de l’existence des saisons. Le plan contenant l’équateur terrestre est toujours incliné d’environ 23 degrés par rapport au plan de l’écliptique, mais selon la saison, le soleil est situé « au-dessus » ou « au-dessous » de ce plan équatorial.
Aux équinoxes de printemps (20 ou 21 mars) et d’automne (22 ou 23 septembre), le centre du soleil traverse le plan contenant l’équateur, et cela explique que l’instant d’arrivée d’une nouvelle saison puisse être déterminé à la seconde près. À ces époques-là c’est au niveau de l’équateur que la terre est la plus éclairée. Les deux hémisphères reçoivent exactement la même énergie solaire, et la durée des jours et des nuits est partout de douze heures.
C’est au solstice d’été, au moment où l’été s’installe (21 juin), que le soleil est le plus haut par rapport au plan de l’équateur. Son éclairement maximal atteint le Tropique du Cancer, à 23 degrés de latitude nord (exactement 23°27′), au niveau du Sahara. Les contrées situées au nord du Cercle Polaire, à plus de 67 degrés de latitude nord, sont éclairées plus faiblement, mais en permanence, tandis que le continent antarctique demeure dans l’obscurité.
Et c’est au solstice d’hiver (21 ou 22 décembre) que le soleil est le plus bas par rapport au plan de l’équateur. Son éclairement maximal atteint le Tropique du Capricorne, à 23 degrés de latitude sud, au niveau de Madagascar. Les régions arctiques sont en revanche complètement délaissées par les faveurs du soleil.
Revenons à l’influence des variations de la distance de la terre au soleil. Cette distance est minimale (- 1,7 %) en janvier, et maximale (+ 1,7 %) en juillet. Cela signifie que durant notre hiver boréal, la terre est plus proche du soleil que durant l’hiver austral, et les variations d’énergie solaire qui en résultent sont de plus ou moins 3 %. À latitude égale, les hivers sont ainsi en moyenne plus rudes dans l’hémisphère Sud que dans l’hémisphère Nord. Cette situation, cependant, n’est pas immuable. Dans 11 000 ans, ce sera exactement le contraire.