Rappelons que la Terre reçoit à chaque instant la même quantité de rayonnement provenant du Soleil. La moitié de sa surface capte en permanence la plus grande partie des radiations solaires qui la frappent. Par le jeu de la rotation de la Terre sur elle-même et de la situation de l'axe de rotation au cours de la révolution autour du Soleil, ce n'est simplement pas toujours la même moitié qui est éclairée :

C'est essentiellement la hauteur du soleil dans le ciel (donc les quelques heures entourant le midi solaire) qui conditionne la quantité de chaleur reçue par le sol en un lieu donné. La durée plus longue du jour lorsque le soleil passe plus haut ne fait que renforcer l'apport de calories sans être déterminante. En effet, comme le montre le schéma suivant, l'énergie contenue dans un "tube" de rayons se "répartit" sur une surface plus ou moins grande selon l'angle d'incidence sur le sol.

Les saisons sont toutes en "retard" de quelques semaines par rapport aux positions d'équinoxes et de solstices. Remarquons d'ailleurs que ces dates nous servent à marquer le début des saisons et non leur milieu. Par exemple, en France, il fait en moyenne plus froid fin Janvier et début février qu'au solstice d'hiver (fin décembre) alors que le sol reçoit plus de chaleur. Ce retard est dû à l'inertie thermique de la Terre. La température atteinte par le sol en fin d'après-midi ne dépend pas que de la chaleur apportée par le soleil pendant le jour, elle dépend aussi de la chaleur rayonnée par le sol tout au long de la journée (jour et nuit) et de la température initiale (celle de la veille)...

En janvier, le sol de nos régions perd plus de chaleur qu'il n'en reçoit, même si les gains augmentent du fait de la croissance de la hauteur du soleil à midi, la température continue donc à diminuer en moyenne. La température ne remonte que lorsque le bilan thermique redevient positif fin février. Le même phénomène se produit après le solstice d'été : l'énergie reçue commence à diminuer mais est encore suffisante pour dépasser les pertes par rayonnement, la température continue donc à augmenter. Ce phénomène est d'ailleurs amplifié à proximité des océans qui se comportent comme des magasins à calories à cause du brassage des eaux de surface et des eaux profondes.

C'est ainsi que des dates correspondant à des apports de chaleur identiques ne correspondent pas à des températures moyennes identiques. Il fait plus chaud en moyenne à l'équinoxe d'automne qu'à l'équinoxe de printemps alors que les durées du jour et hauteurs du Soleil sont rigoureusement identiques. De même pour le 20 avril et le 20 août ou le 20 mai et le 20 juillet, etc.