因为在北半球树木生长过程中，树干朝南一面受阳光照较多，形成层原始细胞也较迅速，径向生长加快，结果茎干南面的年轮也较宽，而在茎干背阴朝北的一面，年轮则受到的阳光较少，形成层的原始细胞生长也比较缓慢，所以北边的年轮就比较密。
年轮是树木内的细胞和导管每年重复一次由大到小，材质由松到密的变化，从而就形成了色泽、质地不同的一圈圈环纹。年轮由形成层每年的活动而产生。春天的气候温和、雨量充沛，对树木的生长有利，这是形成层细胞分裂旺盛，新产生的细胞大而明显，导管又大又多，因此木材就显得颜色淡，质地松软。入夏以后，随着气温增高。雨量减少，特别是到秋天，天气渐冷，雨量更少，形成层活动减弱，分裂出的细胞形状小，加上细胞壁厚，导管又少，木材显得致密而坚硬，颜色也深。
