خداوند حکیم جهت آسایش و آرامش بشر همه چیز را آماده نمود به گونه ای که ابتدا زمین و آسمانها را آفرید. و این کره خاکی را با حرکات متعددی که هر حرکت لازمه یک خاصیتی برای انسان و استفاده انسان قرار داد. حرکت وضعی را جهت شب و روز، حرکت انتقالی را جهت سال، و حرکتی سوم را قرار داد که بر اساس آن فصول بوجود می آیند.
محور دوران وضعی زمین نسبت به صفحه دورانش به دور خورشید مایل است، یعنی آنکه محور دوران زمین بر صفحه گردش زمین به دور خورشید از حالت قائم به اندازه 23.5 درجه انحراف دارد و با همین حالت به دور خورشید می چرخد.
از دید ما در روی زمین قرار داریم خورشید مسیری را از بین صورت‌های فلکی مختلف طی می‌کند که دایره‌البروج نام دارد. در واقع حرکت خورشید در دایرة‌البروج ناشی از حرکت سالیانه زمین به دور خورشید است. و چون زمین حرکتش از غرب به شرق است، به نظر می‌رسد که خورشید و ستارگان در طی شبانه‌روز از شرق به غرب جابه‌جا می‌شوند.
چون صفحه چرخش مدار زمین حول خورشید بر استوای زمین منطبق نیست و زاویه‌ای حدود 23.5 درجه می‌سازد، استوای سماوی که امتداد استوای زمین در فضا است نیز با دایرة‌البروج هم‌صفحه نیست و زاویه 5/23 درجه می‌سازد. این قضیه باعث بوجود آمدن فصول می گردد.
استوای سماوی و دایرة‌البروج یکدیگر را در اول بهار که اعتدال بهاری است و اعتدال پائیزی که اعدال پائیزی نام دارد قطع می‌کنند که اعتدالین نامیده می‌شود. در روز اول بهار خورشید دقیقاً در شرق طلوع و در غرب غروب می‌کند؛ اما هر چه به انتهای فصل بهار نزدیک می‌شویم، فاصله خورشید از استوای سماوی بیشتر می‌شود و نه تنها طول روز (فاصله بین طلوع تا غروب خورشید) بیشتر می‌شود، که محل طلوع خورشید کمی به سمت شمال تغییر می‌کند این فاصله در اول تیرماه که انقلاب تابستانی است، به اوج می‌رسد و نه تنها طول روز به بیشترین مقدار خود در نیمکره شمالی می‌رسد، که خورشید از شمال شرقی ترین حالت ممکن طلوع می‌کند و در شمال‌غربی ترین حالت ممکن غروب می‌کند. پس از آن، خورشید آرام آرام به استوای سماوی نزدیک‌تر می‌شود در اول مهرماه مانند اول فروردین، خورشید دقیقا از شرق طلوع می‌کند، دقیقا در غرب غروب می‌کند و طول روز هم 12 ساعت است.
از این زمان است که خورشید به سمت جنوب استوای سماوی می‌رود و برای ساکنین نیمکره شمالی، روزها کوتاه‌تر می‌شود. و محل طلوع خورشید هر روز بیشتر به سمت جنوب منحرف می‌شود و طول روز کاهش می یابد. انحراف محور زمین در اول دی ماه که انقلاب زمستانی است، به اوج خود می‌رسد: خورشید از جنوب‌شرقی‌ترین حالت ممکن طلوع می‌کند، در جنوب‌غربی‌ترین حالت ممکن غروب می‌کند و طول روز هم به کمترین مقدار خود می‌رسد. در ظهر اول دیماه، ارتفاع خورشید در آسمان به کمترین مقدار خود می‌رسد.
در این زمان، زمین کمترین مقدار نور و گرما را از خورشید دریافت می‌کند و این آغاز فصل زمستان در نیمکره شمالی است. و چون خورشید کوتاه ترین مسیر را بر فراز افق طی می‌کند، بنا براین در این شب که شب انقلاب زمستانی است طول شب (فاصله غروب امروز تا طلوع خورشید در روز بعد) به بیشترین مقدار خود می‌رسد و طولانی ترین شب سال (یلدا یا چله)خواهد بود.
نکته قابل توجه اینکه طول شب یلدا در مناطق مختلف کره زمین متفاوت است. مثلا در تهران این مقدار حدود 14 ساعت و 17 دقیقه است و هر چه به شهرهای شمالی (با عرض جغرافیایی بالاتر) برویم، مقدار آن افزایش می‌یابد. در ایران بیشترین طول شب یلدا در شمال غرب و شهرهایی مانند ماکو در آذربایجان غربی و پارس‌آباد (در شمال استان اردبیل) با 14 ساعت و 39 دقیقه می باشد.
و هرچه به استوا نزدیک تر شویم، طول شب یلدا کوتاه تر می‌شود تا جایی که در استوا، این مقدار به 12 ساعت می‌رسد. استوا، تنها جایی از زمین است که طول شب و روز در هر زمان از سال برابر 12 ساعت است. و اگر از استوا به نیمکره جنوبی برویم، اوضاع دقیقا برعکس می‌شود. اول دی در نیمکره شمالی که انقلاب زمستانی است، در نیمکره جنوبی اول تابستان و طولانی‌ترین روز سال است. هرچه عرض جغرافیایی جنوبی‌تر باشد ، طول روز طولانی‌تر می باشد، این زمان روزطولانی قطبی در قطب جنوب و شب طولانی قطبی در قطب جنوب خواهد بود.