Los equinoccios y los solsticios señalan el inicio de las estaciones del año. El ángulo de inclinación —23.5º con respecto a la vertical— del eje de rotación de la Tierra es clave para que existan las estaciones.
El extremo norte del eje de rotación siempre señala hacia la estrella polar.
Un equinoccio es un momento en el que los rayos solares forman un ángulo de 90º sobre el Ecuador.
Durante el año suceden dos equinoccios, el primero el 21 de marzo marcando el inicio de la primavera en el hemisferio norte y del otoño en el hemisferio sur y, el segundo el 23 de septiembre dando inicio el otoño en el hemisferio norte y la primavera en el hemisferio sur.
Al mediodía de los equinoccios los rayos solares forman un ángulo (α) que se puede calcular restando el valor absoluto de la latitud de 90º.
Los paralelos terrestres son divididos exactamente en dos, una mitad es iluminada por los rayos solares mientras la otra permanece en la oscuridad, consecuentemente, los días y las noches tienen la misma duración en ambos hemisferios: 12 horas.
Un solsticio es el momento en el que los rayos solares forman un ángulo de 90º con alguno de los trópicos.
En un año se presentan dos solsticios, el primero el 21 de junio señalando el inicio del verano en el hemisferio norte y del invierno en el hemisferio sur, en este caso los rayos solares forman un ángulo perpendicular con el Trópico de Cáncer.
Durante el solsticio del 21 de junio el Polo Norte se encuentra iluminado las 24 horas del día, contrariamente, el Polo Sur se encuentra en oscuridad las 24 horas del día.
Los rayos del sol dividen los paralelos en dos partes desiguales a excepción del Ecuador, por ello, el día y la noche tienen diferentes duraciones. En el hemisferio norte los días son más largos que las noches, en el hemisferio sur sucede lo contrario, las noches son más largas que los días.
El segundo solsticio sucede el 22 de diciembre con el inicio del invierno en el hemisferio norte y del verano en el hemisferio sur. Los rayos del sol forman un ángulo perpendicular con el Trópico de Capricornio.
Durante el solsticio del 22 de diciembre el Polo Norte se encuentra en oscuridad durante las 24 horas del día, contrariamente, el Polo Sur se encuentra iluminado las 24 horas del día.
En el hemisferio norte los días son más cortos que las noches, en el hemisferio sur sucede lo contrario, las noches son más cortas que los días.
Así, se puede concluir que durante los solsticios los hemisferios presentan condiciones opuestas.