地球的回归年（即四季更替的周期）与恒星年（地球绕太阳公转一周的天文周期）之间存在约20分钟的差异。这个微小的差异源于地球绕太阳公转的轨道并非正圆，而是一个椭圆，且地球的自转轴与其公转轨道平面之间存在一个约23.5度的倾角。正是这个倾角的恒定方向和椭圆形轨道的结合，导致了回归年比恒星年短。
这种差异对气候冷暖有着显著影响。由于地球自转轴的倾角，太阳直射点在南北回归线之间移动，形成了四季。然而，由于回归年略短，每个季节的时间并非完全相等，导致太阳辐射在地球上的分布发生微妙的年际变化，进而影响全球气候系统的能量平衡和热力环流，可能引发某些气候现象的年际波动。
此外，地球的自转轴还存在着进动现象，即自转轴在空间中缓慢地画出一个圆锥形轨迹，周期约为26000年。这种进动改变了地球在公转过程中，南北极指向的星体，进而影响了太阳辐射在极地和高纬度地区的分布，长期来看对气候带的变迁和地球的长期气候稳定性产生着深远影响。