자전축 기울기(영어: Axial tilt)는 천체의 자전축과 공전축 사이의 각도를 의미한다. 이는 천체의 적도면과 궤도면 사이의 각도와 같으며, 적도 기울기(obliquity)라고도 불린다. 자전축과 공전축의 방향은 오른손 법칙을 이용하여 정의할 수 있으며, 천체의 북극 방향에서 바라보았을 때 반시계 방향으로 자전하는 것을 기준으로 한다.
지구의 자전축 기울기는 약 23.5°(정확히는 약 23.44°)이며, 태양계에서 지구의 공전면은 황도면(ecliptic plane)이므로 지구의 자전축 기울기는 황도 경사각이라고도 부른다. 이 기울기로 인해 지구에는 계절 변화, 낮과 밤의 길이 변화, 극지방의 백야 및 극야 현상 등이 발생한다.
지구의 자전축 기울기는 고정된 값이 아니라 약 41,013년을 주기로 22° 38'에서 24° 21' 사이에서 변동한다. 지구의 자전축이 상대적으로 안정적인 것은 달의 중력 영향 때문이며, 달이 없다면 자전축 기울기의 변동 폭이 훨씬 더 커질 것으로 추정된다.
태양계 내 주요 천체들의 자전축 기울기는 각각 다르며, 이는 태양계 형성 초기 대규모 충돌 사건들의 결과로 설명된다. 주요 천체의 자전축 기울기는 다음과 같다.
- 수성: 0.0352°
- 금성: 177.4° (공전 방향과 반대로 자전하며, 거의 뒤집힌 상태)
- 지구: 23.5°
- 달: 6.688° (황도면 기준 1.5424°)
- 화성: 25.19°
- 세레스: 약 4°
- 목성: 3.13°
- 토성: 26.73°
- 천왕성: 97.77° (북극이 공전면에 가까이 누워 있어 '누워 있는 행성'으로 불림)
- 해왕성: 28.32°
- 명왕성: 119.61°
- 에리스: 약 78°
화성의 자전축 기울기는 다른 천체의 중력 섭동 영향으로 11°에서 49° 사이로 크게 변화하는 반면, 지구는 달의 안정화 작용으로 상대적으로 작은 범위 내에서 변동한다. 자전축 기울기의 장기적 변화는 밀란코비치 주기(Milankovitch cycles)의 한 요소로서 지구 기후와 빙하기 발생에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
