En física se demuestra que si una superficie se encuentra enfrente de un foco de calor, la intensidad del calor incidente es tanto mayor cuanto menos oblicuamente se presenta dicha superficie á la acción de los rayos. Así, en el momento de salir el Sol, la Tierra recibe su mínimum de calor, para irse calentando cada vez más á medida que el movimiento diurno, haciendo elevarse el disco del astro, disminuye la oblicuidad de sus rayos. Á las doce, el calor recibido alcanza su máximum, para empezar á disminuir en seguida hasta la hora del ocaso. Comparando, en lo que se refiere á la oblicuidad de los rayos solares, dos días cualesquiera tomados en diferentes épocas del año, se ve que la cantidad de calor recibida en un punto dado, en cada uno de estos días, depende de la altura que alcanza el Sol á al hora de las doce. Ahora bien, esta altura varía con las estaciones, siendo cada vez mayor desde el equinoccio de primavera hasta el solsticio de verano, para disminuir en seguida hasta el equinoccio de otoño; luego sigue bajando hasta el solsticio de invierno, en que es lo más pequeña posible.
Finalmente, durante el invierno vuelve á pasar por los valores que ha tenido en otoño, hasta el equinoccio de primavera.
50. Influencia de la duración del día.—Por último, la temperatura de un día depende también del tiempo durante el cual ejercen los rayos solares su acción sobre la atmósfera y el suelo. En una palabra, depende de la extensión del día. Pues, esta extensión es á su vez, para un punto dado, tanto mayor cuanto más considerable es la altura meridiana del Sol; de modo que esta segunda causa contribuye en unión de las primeras á hacer más cálidas las estaciones de primavera y de verano, y más frías las de otoño é invierno.
Esto es, por lo demás, lo contrario de lo que ocurre con el hemisferio austral de la Tierra, puesto que, para dos latitudes iguales y opuestas, las alturas meridianas del Sol varían en sentido inverso, así como las duraciones relativas de los días y de las noches. El otoño y el invierno son en él las estaciones más cálidas, y la primavera y el verano las más frías.
51. Variaciones de la temperatura según las latitudes.—Todo cuanto acabamos de decir para explicar las variaciones de la temperatura en un punto dado, sirve también para hacer comprender la desigualdad de distribución del calor según las latitudes.
La zona tórrida, comprendida entre el ecuador y los dos trópicos, comprende las regiones cuya temperatura media anual es más elevada, y en que, al mismo tiempo, es menos vivo el contraste entre las estaciones. En efecto, el Sol conserva en ellas, durante todo el año, las alturas mayores sobre el horizonte. Allí es únicamente, según se ha visto, donde alcanza el cenit, y donde sus rayos caen verticalmente sobre el suelo. Su altura meridiana mínimum varía entre 66° y 43°, y nunca es inferior á este último valor.
En las zonas templadas hay una diferencia más considerable entre las temperaturas de las estaciones extremas. Por la época del solsticio de invierno, el Sol alcanza escasa altura meridiana, mientras que en el solsticio de verano, se eleva á alturas muy cercanas del cenit. Pero lo que distingue principalmente dichas zonas de la tórrida, es que la duración de los días, durante las estaciones invernales, es mucho menor que la de los días de las estaciones estivales.
Finalmente, entre todas las zonas, las menos favorecidas en lo relativo á la temperatura, son las glaciales. Durante los largos días de primavera y de estío se presentan dichas zonas muy oblicuamente á los rayos del Sol, y la ausencia del astro durante sus largas noches de otoño y de invierno, acumula en ellas las nieves y los hielos convirtiendo á esas regiones en países casi inhabitables.
52. Épocas del mayor calor y del mayor frío.—La primavera y el estío son dos estaciones que podrían creerse idénticas á primera vista, puesto que, dado un punto cualquiera, el Sol pasa en él por las mismas alturas meridianas y que los días tienen duraciones sucesivamente iguales. Lo mismo pudiera creerse acerca del otoño y del invierno. Sin embargo, la observación prueba que la temperatura media del verano es superior á la de la primavera, y que los grandes calores se presentan durante el verano y no en el solsticio. El invierno es análogamente más frío que el otoño, y las temperaturas más rigurosas no coinciden ordinariamente con la época del solsticio.
53. Estaciones meteorológicas de ambos hemisferios.—Se ha visto que el otoño y el invierno, esto es, las estaciones más frías del hemisferio boreal, corresponden á las distancias más cortas del Sol y de la Tierra, y la primavera y el verano á su mayor alejamiento. Como en el hemisferio austral ocurre lo contrario, deberían resultar de esto calores estivales más intensos y fríos de invierno más rigurosos. Pero esta causa de desigualdad queda compensada por el hecho de que, si bien el calor recibido por el hemisferio austral es más intenso durante las dos primeras estaciones, la duración de éstas es, por otra parte, menor que la de las otras dos.