既然地轴不垂直于地球轨道面（黄道面），那么为什么还会出现光线直射地轴的情况呢？

因为在春分和秋分的时候，太阳光垂直于地轴和黄道轴组成的平面，根据立体几何里的定理，此时太阳光垂直于该平面上的任何一条直线。你画个春分和秋分的太阳光示意图就明白了。
我说的是“黄道轴”，而不是“黄道面”。
听南斗北辰网友的意思是说我后改的答案了？呵呵，我可没这个习惯。我每次修改都是在后面增补，前面的内容一字没动过。
当然要倾斜，只是是和黄道面倾斜。和黄道轴有个夹角，但黄道轴和阳光、地轴和阳光都是垂直的。

楼上说的“太阳光垂直于地轴和黄道面组成的平面”这个表述欠妥吧。地轴明明是跟黄道面相交的直线，怎么可能是一个平面。
当春秋分日的时候，平行的太阳光线是垂直于一个经线圈的（这个经线圈就是晨昏线所在的经线圈）。这时候地轴又是和这个经线圈在同一平面内的。所以太阳光垂直于地轴
好吧，我看走眼了。就算VoyagerII 同学说的是黄道轴（其实VoyagerII 要是真说得黄道轴何必又修改答复又强调一遍呢？）

这是说在同一地点，同一恒星日同一时间观测到太阳在天顶位置
由于地轴在微小变化，任意一点都不可能常年观测