কক্ষপথের সমতলের সাপেক্ষে পৃথিবীর অক্ষ আবহাওয়ার গঠনে একটি বড় ভূমিকা পালন করে। পৃথিবী তার কক্ষপথের সমতলে ২৩.৪৪° কোণে হেলে পড়ে, যার ফলে পৃথিবী তার কক্ষপথের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় বিভিন্ন অক্ষাংশ সরাসরি সূর্যের মুখোমুখি হয়। এই ভিন্নতা ঋতু নিয়ে আসে। যখন উত্তর গোলার্ধে শীতকাল থাকে, তখন দক্ষিণ গোলার্ধ সূর্যের মুখোমুখি হয় এবং এইভাবে উত্তর গোলার্ধের তুলনায় উষ্ণ তাপমাত্রা অনুভূত হয়। বিপরীতভাবে, দক্ষিণ গোলার্ধে শীতকাল ঘটে যখন উত্তর গোলার্ধ সূর্যের দিকে বেশি হেলে থাকে। পৃথিবীর একজন পর্যবেক্ষকের দৃষ্টিকোণ থেকে, গ্রীষ্মের সূর্যের তুলনায় শীতকালীন সূর্যের আকাশে সর্বোচ্চ উচ্চতা কম থাকে।

শীতকালে উভয় গোলার্ধে, সূর্যের নিম্ন উচ্চতার কারণে সূর্যের আলো একটি তির্যক কোণে পৃথিবীতে আঘাত করে। এইভাবে সৌর বিকিরণের একটি কম পরিমাণ ভূপৃষ্ঠের প্রতি একক পৃথিবীতে আঘাত করে। তদ্ব্যতীত, আলোকে অবশ্যই বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে দীর্ঘ দূরত্ব ভ্রমণ করতে হয়, যা বায়ুমণ্ডলকে আরও তাপ ছড়িয়ে দিতে দেয়। এই প্রভাবগুলির সাথে তুলনা করলে, সূর্য থেকে পৃথিবীর দূরত্বের পরিবর্তনের প্রভাব (পৃথিবীর উপবৃত্তাকার কক্ষপথের কারণে) নগণ্য।

উত্তরাঞ্চলীয় তুষার-প্রবণ অক্ষাংশে আবহাওয়া সংক্রান্ত শীতের (হিমাঙ্কের তাপমাত্রা) প্রকাশ উচ্চতা, অবস্থান বনাম সামুদ্রিক বাতাস এবং বৃষ্টিপাতের পরিমাণের উপর নির্ভর করে অত্যন্ত পরিবর্তনশীল। উদাহরণস্বরূপ, কানাডার মধ্যে (ঠান্ডা শীতের দেশ), সাগর থেকে অনেক দূরে গ্রেট সমভূমিতে অবস্থিত উইনিপেগে জানুয়ারিতে সর্বোচ্চ তাপমাত্রা −11.3 °C (11.7 °F) এবং সর্বনিম্ন −21.4 °C (−) 6.5 °ফা)।

তুলনামূলকভাবে, পশ্চিম উপকূলে ভ্যাঙ্কুভারের মাঝারি প্রশান্ত মহাসাগরীয় বায়ুর সামুদ্রিক প্রভাব সহ জানুয়ারিতে সর্বনিম্ন তাপমাত্রা 1.4 °C (34.5 °F) এবং দিনগুলি 6.9 °C (44.4 °F) এ হিমাঙ্কের বেশি। উভয় স্থানই 49°N অক্ষাংশে এবং মহাদেশের একই পশ্চিম অর্ধে। একটি অনুরূপ কিন্তু কম চরম প্রভাব ইউরোপে পাওয়া যায়: তাদের উত্তর অক্ষাংশ সত্ত্বেও, ব্রিটিশ দ্বীপপুঞ্জে একটিও অ-পার্বত্য আবহাওয়া স্টেশন নেই যেখানে জানুয়ারির তাপমাত্রা নিম্ন-হিমাঙ্ক।

আবহাওয়া সংক্রান্ত হিসাব হল শীতকালীন ঋতু পরিমাপ করার পদ্ধতি যা আবহাওয়াবিদরা রেকর্ড রাখার উদ্দেশ্যে "সেন্সিবল ওয়েদার প্যাটার্ন" এর উপর ভিত্তি করে ব্যবহার করেন। তাই শীতের শুরু অক্ষাংশের সাথে পরিবর্তিত হয়। আবহাওয়াবিদরা প্রায়শই শীতকালকে সর্বনিম্ন গড় তাপমাত্রা সহ তিনটি ক্যালেন্ডার মাস হিসাবে সংজ্ঞায়িত করেন। এটি উত্তর গোলার্ধে ডিসেম্বর, জানুয়ারি এবং ফেব্রুয়ারি মাসের সাথে এবং দক্ষিণ গোলার্ধে জুন, জুলাই এবং আগস্ট মাসের সাথে মিলে যায়।

ঋতুর শীতলতম গড় তাপমাত্রা সাধারণত উত্তর গোলার্ধে জানুয়ারি বা ফেব্রুয়ারিতে এবং দক্ষিণ গোলার্ধে জুন, জুলাই বা আগস্টে অনুভূত হয়। শীতের মৌসুমে রাতের সময় দীর্ঘ হয়, এবং কিছু অঞ্চলে শীতকালে তুষারপাতের সর্বোচ্চ হারের পাশাপাশি দীর্ঘায়িত স্যাঁতসেঁতে ভাব থাকে কারণ স্থায়ী তুষার আচ্ছাদন বা উচ্চ বৃষ্টিপাতের হার কম তাপমাত্রার সাথে বাষ্পীভবন রোধ করে। এসময় প্রায়ই তুষারঝড় হয় এবং অনেক পরিবহন চলাচলে বিলম্ব হয়। ডায়মন্ড ডাস্ট (হিরের ধূলিকণা), বরফের সূঁচ বা বরফের স্ফটিক নামেও পরিচিত, এটি −৪০ °সেঃ (−৪০ °ফাঃ) এর কাছাকাছি তাপমাত্রায় পৃষ্ঠ-ভিত্তিক বাতাসের সাথে মিশ্রিত হওয়ার কারণে উপরে থেকে সামান্য বেশি আর্দ্রতা সহ ঠান্ডা বায়ু তৈরি হয়, । এগুলি সরল ষড়ভুজ বরফের স্ফটিক দিয়ে তৈরি।

সুইডিশ আবহাওয়া ইনস্টিটিউট (SMHI) তাপীয় শীতকালকে সংজ্ঞায়িত করে, যখন দৈনিক গড় তাপমাত্রা টানা পাঁচ দিন ধরে 0 °C (32 °F) এর নিচে থাকে। এসএমএইচআই-এর মতে, স্ক্যান্ডিনেভিয়ায় শীত আরও প্রকট হয় যখন আটলান্টিকের নিম্নচাপ ব্যবস্থাগুলি আরও দক্ষিণ এবং উত্তর দিকের পথ নেয়, উচ্চ-চাপ ব্যবস্থার প্রবেশের পথ খোলা থাকে এবং ঠান্ডা তাপমাত্রা ঘটতে থাকে। ফলস্বরূপ, ১৯৮৭ সালে স্টকহোমে রেকর্ডে সবচেয়ে শীতল জানুয়ারীটিও ছিল সবচেয়ে রৌদ্রোজ্জ্বল।

সাধারণত উত্তর গোলার্ধে বৃহৎ ভূমির কারণে শীতের সাথে যুক্ত হয় তুষারপাত এবং বরফ জমা। দক্ষিণ গোলার্ধে, অধিক সামুদ্রিক জলবায়ু এবং 40°সে-এর দক্ষিণে ভূমির আপেক্ষিক অভাব শীতকালকে হালকা করে তোলে; সুতরাং, দক্ষিণ গোলার্ধের জনবসতিপূর্ণ অঞ্চলে তুষার ও বরফ কম দেখা যায়। এই অঞ্চলে, আন্দিজ, অস্ট্রেলিয়ার গ্রেট ডিভাইডিং রেঞ্জ এবং নিউজিল্যান্ডের পাহাড়ের মতো উঁচু অঞ্চলে প্রতি বছর তুষারপাত হয় এবং দক্ষিণ আর্জেন্টিনার দক্ষিণ পাটাগোনিয়া অঞ্চলেও এরুপ ঘটে। অ্যান্টার্কটিকায় সারা বছর তুষারপাত হয়।