La Tierra y otros cuerpos del sistema solar orbitan al Sol en una trayectoria que no es circular sino elíptica, de modo su distancia a éste es variable, lo que significa que hay un punto de la trayectoria en que están más cerca del Sol (Perihelio) y otro en el que están más lejos (Afelio).

La órbita terrestre cambia de forma. La forma de este camino varía debido a las influencias gravitacionales de otros objetos planetarios, particularmente la Luna.

Aproximadamente cada 100.000 años, la trayectoria orbital de la Tierra cambia de ser casi circular a elíptica. La diferencia de la forma orbital de la Tierra de un círculo perfecto se conoce como su excentricidad. Un valor de excentricidad de 0 es una órbita circular, mientras que los valores entre 0 y 1 describen una órbita elíptica.

La Tierra está más cerca del Sol, o en el perihelio, aproximadamente dos semanas después del Solsticio de diciembre. Por el contrario, la Tierra está más alejada del Sol, en el punto de afelio, dos semanas después del solsticio de junio, cuando en el hemisferio sur, está en curso el invierno.

Las fechas en que la Tierra alcanza los puntos extremos en su órbita no son fijas debido a las variaciones en su excentricidad. En 1246, el Solsticio de diciembre fue el mismo día en que la Tierra alcanzó su Perihelio. Desde entonces, las fechas del Perihelio y Afelio han cambiado un día cada 58 años.

Los matemáticos y los astrónomos estiman que dentro de 4.000 años, el momento del Perihelio y el Equinoccio de Marzo coincidirán.

Es un error común pensar que las estaciones ocurren debido a la órbita elíptica de la Tierra en torno al Sol, con el invierno cuando la Tierra está más alejada del Sol y el verano cuando está más cerca de él.

La distancia de nuestro planeta al Sol tiene poco efecto sobre el inicio de las estaciones. De hecho, la Tierra está más cerca del Sol, o en su Perihelio, alrededor del solsticio de invierno del Hemisferio Norte, mientras que está más lejos del Sol, o en su Afelio, alrededor del solsticio de verano del norte.

En esencia, las estaciones ocurren porque el eje de la Tierra está inclinado en un ángulo de aproximadamente 23,5 grados respecto a la normal al plano orbital, inclinación que se mantiene a lo largo de toda la órbita

Debido a ésta inclinación axial y su constancia, nuestro planeta al orbitar alrededor del Sol provoca que diferentes áreas de la Tierra reciban diferente cantidad de radiación solar en las distintas épocas del año.

En efecto, el hemisferio sur se haya menos insolado, ocurriendo el invierno durante los meses de junio, julio y agosto. El verano es en diciembre, enero y febrero, cuando el Polo Sur está inclinado hacia el Sol y por tanto dicho hemisferio está más expuesto a la radiación solar. La situación es inversa en el hemisferio norte, lo cual explica que ambos hemisferios vivan estaciones opuestas.