Fázy Mesiaca a postup ročných období Zeme nie sú osobitne spojené, ale závisia od podobných procesov: jedného astronomického telesa otáčajúceho sa okolo druhého. Oba javy spolu s cyklom dňa a noci definujú to najpodstatnejšie z pozemských plánov.
Zem, Mesiac, Slnko
Slnko je stredobodom našej slnečnej sústavy, ktorá ju drží gravitačný ťah zbierka satelitov, ktorá obsahuje deväť planét. Zem, tretia planéta vzdialená od slnka, vyžaduje na dokončenie svojej obežnej dráhy okolo hviezdy niečo vyše 365 dní. Pod vplyvom vlastnej gravitácie Zeme je chytený jeho mesiac, ktorého revolúcia okolo našej planéty trvá 28 pozemských dní a je osvetlený rôznymi stupňami odrážaného slnečného žiarenia.
Mesačné fázy
Počas svojho 28-denného obežného cyklu sa mesiac otočí okolo svojej osi raz, a tak predstavuje rovnakú tvár k Zemi; „temná strana“ vždy smeruje od planéty. Ale vzhľad Mesiaca sa počas celej jeho obežnej dráhy mení v postupnosti mesačných fáz, ktorú určuje poloha Mesiaca vo vzťahu k Zemi a slnku. Keď Zem leží medzi mesiacom a slnkom, existuje „spln.“ Mesiac odráža v tomto okamihu svoje maximálne množstvo slnečného žiarenia. Ak je splnená opačná konfigurácia - mesiac je medzi Zemou a slnkom - mesiac je vrhaný do tieňa, ktorý sa prejavuje ako „nový mesiac“.
Medzi týmito dvoma extrémami sa Mesiac javí ako zlomok úplne osvetleného kruhu. Z úplného tieňa vystupuje ako dorastajúci (rastúci) polmesiac, až kým nedosiahne napoly osvetlenú, napoly tmavú tvár zvanú prvá štvrtina. Potom sa rýchlo sa rozvíjajúca osvetlená časť, ktorá sa nazýva dorastajúci mesiac, zväčšuje, až kým nie je úplná. Potom sa cyklus opakuje naopak, zatienená časť sa presadzuje počas fáz ubúdania, tretieho štvrťroka a polmesiaca.
Náklon Zeme
Zem sa krúti okolo slnka v takzvanej rovine ekliptiky alebo v jej orbitálnej rovine. Rozhodujúce pre vývoj ročných období nie je planéta kolmá na túto rovinu; ak by to bolo, uhol prichádzajúcich slnečných lúčov k povrchu Zeme by sa po celý rok nemenil. Ale Zem je naklonená asi 23,5 stupňa od kolmice a vždy v rovnakej orientácii (vyrovnanej so severnou hviezdou, Polaris). Jedna alebo druhá pologuľa Zeme sa teda nakloní k slnku a dostane viac slnečného žiarenia ako druhá.
Sezónnosť
Dvakrát ročne na rovnodennosti dopadajú slnečné lúče kolmo na zemský rovník a všetky časti planéty majú 12 hodín dňa aj noci. Počas leta na severnej pologuli je táto časť zemegule naklonená smerom k slnku a prijíma viac slnečné žiarenie, zatiaľ čo južná pologuľa, so slnečným žiarením nižšieho uhla a zmenšeného rozsahu, je chladnejšie. Slnko sa pozorovateľovi na severnej pologuli javí na oblohe vyššie ako v iných ročných obdobiach. Opak je samozrejme pravdou počas zimy na severnej pologuli. To vysvetľuje tradičný štvorsezónny model vyšších zemepisných šírok: existujú letné a zimné extrémne teploty a jarný a jesenný prechod s miernejšími teplotami.
Ostatné ročné obdobia
Nie všetky časti sveta zažívajú štyri zrejmé ročné obdobia. Zrážky môžu byť na niektorých miestach najvýznamnejším variantom do jedného roka. Napríklad veľa tropických a subtropických polôh osciluje medzi „mokrým“ a „suchým“ obdobím s dosť extrémnymi rozdielmi v zrážkach.