Τα ηλιοστάσια και οι ισημερίες, που ορίζουν αστρονομικά τη διάρκεια των εποχών του έτους, συμβαίνουν επειδή οι ημέρες του έτους δεν έχουν ίση διάρκεια μεταξύ τους.
Σήμερα, Τρίτη 21 Ιουνίου θα είναι η μεγαλύτερη μέρα του 2022 και η πρώτη επίσημη μέρα του καλοκαιριού, καθώς το μεσημέρι (περίπου στις 12:13 ώρα Ελλάδας) λαμβάνει χώρα το θερινό ηλιοστάσιο.
Από εδώ και πέρα, στο βόρειο ημισφαίριο -όπου ανήκει και η χώρα μας- οι μέρες θα μικραίνουν σταδιακά, στην αρχή ανεπαίσθητα και από τον Αύγουστο πιο αισθητά, ενώ οι νύχτες θα μεγαλώνουν αντίστοιχα. Από την άλλη, στο νότιο ημισφαίριο θα είναι η πρώτη μέρα του χειμώνα (χειμερινό ηλιοστάσιο).
Τα ηλιοστάσια και οι ισημερίες, που ορίζουν αστρονομικά τη διάρκεια των εποχών του έτους, συμβαίνουν επειδή οι ημέρες του έτους δεν έχουν ίση διάρκεια μεταξύ τους. Η αιτία είναι ότι η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο και ο άξονας περιστροφής της παρουσιάζει κλίση σχεδόν 23,5 μοιρών. Αν δεν υπήρχε αυτή η κλίση, δεν θα υπήρχαν οι εποχές και η μέρα θα διαρκούσε πάντα 12 ώρες, ενώ ο Ήλιος θα ακολουθούσε κάθε μέρα το ίδιο «μονοπάτι» πάνω από τη Γη.
Εξαιτίας όμως της κλίσης του άξονα περιστροφής, τη μισή χρονιά (από την εαρινή έως την φθινοπωρινή ισημερία) το βόρειο ημισφαίριο «γέρνει» προς τον Ήλιο, με αποκορύφωμα στο θερινό ηλιοστάσιο το οποίο συμβαίνει μεταξύ της 20ής και της 22ας Ιουνίου, ενώ την άλλη μισή χρονιά το νότιο ημισφαίριο «γέρνει» περισσότερο προς τον Ήλιο, με αποκορύφωμα στο χειμερινό ηλιοστάσιο.
Σύμφωνα με τον επίτιμο διευθυντή του Ευγενιδείου Πλανηταρίου Διονύση Σιμόπουλο, κάθε μέρα η Γη βρίσκεται σε διαφορετική θέση από αυτήν που βρισκόταν την προηγουμένη, έτσι από κάθε νέα θέση αντικρίζουμε τον Ήλιο από διαφορετική γωνία. Η εκλειπτική είναι η απεικόνιση ή η προέκταση πάνω στην ουράνια σφαίρα της γήινης τροχιάς γύρω από τον Ήλιο. Αν παρατηρήσουμε την εκλειπτική και τη συγκρίνουμε με τον ουράνιο ισημερινό (την προέκταση δηλαδή του ισημερινού της Γης και την αποτύπωσή του πάνω στον ουράνιο θόλο), θα δούμε ότι οι δύο αυτοί κύκλοι δεν συμπίπτουν, αλλά τέμνονται, σχηματίζοντας γωνία ίση με 23 μοίρες και 27 πρώτα λεπτά, λόγω της κλίσης που έχει ο άξονας της Γης σε σχέση με το επίπεδο που σχηματίζει η εκλειπτική. Η γωνία αυτή ονομάζεται λόξωση της εκλειπτικής και τα δύο σημεία στα οποία τέμνονται οι δύο κύκλοι ονομάζονται ισημερινά σημεία.
Στο πρώτο σημείο ο ουράνιος ισημερινός τέμνει την εκλειπτική εκεί όπου ο Ήλιος βρίσκεται στις 20-21 Μαρτίου. Το σημείο αυτό ονομάζεται εαρινό ισημερινό σημείο και από την ημέρα αυτή αρχίζει η ‘Ανοιξη. Εκ διαμέτρου αντίθετα η τομή γίνεται όταν ο Ήλιος βρίσκεται στις 22-23 Σεπτεμβρίου. Το σημείο αυτό ονομάζεται φθινοπωρινό ισημερινό σημείο, και από την ημέρα αυτή αρχίζει το Φθινόπωρο. Και στις δύο αυτές ημέρες, η νύχτα είναι ίση με την ημέρα, δηλαδή επί 12 ώρες ο Ήλιος βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα και επί 12 ώρες βρίσκεται κάτω από τον ορίζοντα, έχουμε δηλαδή ίση-μέρα: ισημερία.
Από το εαρινό ισημερινό σημείο και μετά, ο Ήλιος φαίνεται να σκαρφαλώνει όλο και πιο πάνω στο βόρειο ημισφαίριο του ουρανού. Οι μέρες μεγαλώνουν, οι νύχτες μικραίνουν και ο καιρός γίνεται όλο και πιο θερμός. Περίπου τρεις μήνες αργότερα, στις 21 Ιουνίου, ο Ήλιος φτάνει στο βορειότερο σημείο της εκλειπτικής από το οποίο θα αρχίσει πλέον να κατέρχεται, «τρεπόμενος» και πάλι προς τον ισημερινό. Το σημείο αυτό, στις 21 Ιουνίου, ονομάζεται θερινό τροπικό σημείο ή απλά θερινή τροπή, επειδή ο Ήλιος τρέπεται και πάλι προς τον ισημερινό και από την ημέρα αυτή αρχίζει το καλοκαίρι. Επειδή για μερικές ημέρες πριν και μετά τη θερινή τροπή ο Ήλιος φαίνεται να αργοστέκεται πάνω στην εκλειπτική σαν να είναι έτοιμος να σταματήσει, το θερινό τροπικό σημείο ονομάζεται επίσης και θερινό ηλιοστάσιο.