地球繞著太陽進行公轉時，其主軸與太陽之間並非呈九十度直角，南北回歸線因而形成。相反的，地球公轉軸心略為傾斜，目前斜角達23.27度。
天文學家認為特別重要的是“天球赤道”——將地球地理上赤道延伸到天體——在23.27度截切“黃道線”（地球繞太陽公轉的軌道）。以專業術語來說，這是“黃道線的傾斜”的角度。無論在哪個緯度，這角度都可以涵蓋地平線的最北和最南端，這是我們看到太陽所升起的路線。它也決定回歸線的確切位置。在我們所處的現代，南北回歸線分別位於赤道以南和以北23.27的地方，這條緯度帶相當於黃道向地平線最南和最北延展的下降線段。
這些術語讓人聽起來感到困惑，但其作用是直接的：
1.太陽在6月21日達到“極北赤緯線”，這天為北半球的夏至。然後這時地球在每年公轉軌道內，地球中心軸線（和直角呈23.27度角）北端離太陽最近。在目前為北回歸線的北緯23.27度，於夏至當天正午太陽與地球呈現90度直角，陽光與直視者之間也呈90度直角，所以沒辦法形成影子。
2.太陽在12月21日達到“極南赤緯線”，這天為北半球的冬至。然後這時地球在每年公轉軌道內，地球中心軸線（和直角呈23.27度角）南端離太陽最近。在目前為南回歸線的南緯23.27度，於夏至當天正午太陽與地球呈現90度直角，陽光與直視者之間亦呈90度直角，所以沒辦法形成影子。
讀者已明白地球軸心等差級數的“歪斜”變化如何改變星象，使我們在每年的任何一天都可以看到太陽升起。
北回歸線亦稱為巨蟹座回歸線，因為大約在2000年前，有天文學家最先發現並記錄6月夏至當天，在巨蟹座陪襯下太陽的升起。南回歸線亦稱為魔羯座回歸線，也是因為大約在2000年前，有天文學家最先發現並記錄12月冬至當天，在摩羯座的陪襯下太陽的升起。但時至今日，由於等差級數的作用，巨蟹與魔羯星座已不在夏至與冬至當天出現。嚴格來說，在6月夏至太陽升起時可看見雙子座，12月冬至太陽升起時可看見射手座。所以巨蟹回歸線應改為雙子回歸線；魔羯回歸線應改為射手回歸線。由於歲差的影響，冬至與夏至出現的星座將繼續變換：從現在起算不到1000年的時間內，6月夏至太陽升起時星座將為金牛座；12月冬至太陽升起時星座將為天蠍座。
歲差運動對太陽每年從最南到最北邊的地平線升起位置沒有影響，對回歸線的確切地理位置亦然。這兩個現象主要受現代儀器所測量到地球“傾斜”角度的影響，雖然過程緩慢，但經過長期累積所造成的改變，具有重大的意義。根據科學、天文與天體物理期刊發表的辛苦觀察結果證實，這個角度不是一直固定在目前的23.27度。相反地，它在22.06度到24.3度間約2.5度內變動。
黃道十二宮圖天文學家還警告說這種變動區間也不一定一成不變，但至少在最近四千年以來是在這範圍內：
黃道傾斜度在穩定遞減，大約每一世紀減少奶秒（0.011度），所以公元前2000年到現在，斜度已幾乎減少0.5度，足以引起日升與日落方位的變動。
利用同樣的算法，回歸線的緯度也在過去四千年減少近0.5度，所以現在巨蟹回歸線在北緯23.27度；魔羯回歸線在南緯23.27度。在過去回歸線緯度一定曾經在南北緯24.3度，展望未來，回歸線緯度可能掉到南北緯22.06度的低點。根據上述的算法，現在位於北緯24.27度的與那國紀念碑，在過去可能曾經與北回歸線互相重疊過。
回到過去
這類的算法是由紀念碑與天象結合的特色歸納而來，而且在不確定地理方位的狀況下，可以借此計算它建造的日期。如果我們接受地球斜度平均每一世紀約變動40秒（0.011度）的說法，則我們發現算出熟悉的數字，但這不一定是巧合。
地球斜度在22.06度到24.3度之間變動，傾斜度（Obliqui-ty）區間的循環期為2.24度間。每一度分為60分，所以2.24度等於144分，每一分再分成60秒，所以2.24度等於8640秒（144×60）。
如果將8640除以40秒（每個世紀斜度的變動幅度），則可得到216世紀（21600）是地球軸心由最低擺動到最大斜度所需的年限。依此類推，再由最大斜度到最低，也還需要216000年。