原来某一个地区气候寒暖的程度首先决定于太阳的照射方式。当太阳垂直或接近垂直照射时，地面接受的光和热就多，气候就会热；当太阳倾斜照射时，所受的光和热就少，气候就会冷。当夏天渐渐来到时，太阳的位置越来越高，地面接受的热量渐渐增多，放出的热量也渐渐增多，到达夏至时接受的热最多，但放出的热还要再过1个月左右才到达最多，所以最热的天气不是出现在夏至，而是在夏至后1个月左右。怪不得二十四节气的夏至后为小暑和大暑。暑者，热也。类似的道理，最寒的时候不是冬至，而是冬至以后1个月左右，故为大寒。
我国古代劳动人民早就知道了气候变化与太阳位置有关，利用这个依赖关系，古人发明了圭表以观察日影的变化来决定季节。《后汉书·律历志》里记载了二十四节气中每一节气时八尺之表的影长，这是古人以日影长短定季节的记录。