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在北半球地区，树木年轮较密的一侧是北方，在南半球地区，树木年轮较密的一侧是南方。在靠近赤道的地区，则很难通过年轮来判断南北方向的，因为年轮分布很均匀。若肥力不均匀，肥力厚的那边会比肥力差的那一边要稀疏。若树木靠近水边，临水方向会比远水方向的年轮稀疏一些。
树木年轮是在树木茎干的韧皮部里的一圈形成层。在一年中，形成层细胞分裂活动的快慢是随着季节变化而变动的。春天和夏天，气候最适宜树木生长，形成层的细胞就非常活跃，分裂很快，生长迅速，形成的木质部细胞大、壁薄、纤维少、输送水分的导管多。
到了秋天，形成层细胞的活动逐渐减弱，于是形成的木质部细胞就狭窄、壁厚、纤维较多、导管较少。春夏质地疏松，颜色较淡；秋季质地紧密，颜色较深。不同季节的深浅结合起来成一圆环，这就是树木一年所形成的木材，就是年轮。年轮图案同气温、气压、降水量有一定的关系。
生长在温带地区和有雨季、旱季交替的热带地区的树木才有年轮，而生长在四季气候变化不大的地区的树木则年轮不明显。在树木的年轮上，蕴含着大量的气候、天文、医学和环境等方面的历史信息。同时，在历史考古、林业研究、地质和公安破案等方面，年轮也起着重要的作用。