地球绕太阳转叫公转，转一周为一年。因为地轴是倾斜的，所以地球在公转过程中，随着地球在公转轨道上的位置不同，太阳直射在地球上的位置也不同。每年夏至（6月21日前后），太阳直射北纬23度26分，这是太阳直射的最北界线，叫作北回归线；夏至以后，太阳直射的位置逐渐向南移动，到了秋分（9月23日左右），太阳直射赤道。秋分以后，太阳直射的位置再向南移动，到了冬至（12月22日前后），太阳直射在南纬23度26分上，这是太阳直射的最南界线，叫作南回归线。冬至以后，太阳直射的位置返回来向北移动，到了春分（3月21日左右），太阳又直射赤道；春分以后，太阳直射的位置进一步向北移动，到了夏至，太阳又直射在北纬23度26分。
在赤道附近，太阳几乎都是直射的，特别是中午时分，太阳总是在天顶附近，因此，气候终年炎热；在南、北两极地区，又因为太阳斜射的程度很大，地面接收太阳的热量很少，冬至前后的北极地区和夏至前后的南极地区甚至终日不见阳光，所以终年寒冷。又因为太阳直射在地球上的位置是在南、北回归线之间来回摆动的，当太阳直射位置偏在北半球一边，即从春分到秋分时，北半球接收的热量逐渐增加，气温升高；到了夏至以后，气温更高，这就是北半球的夏季。相反，在这一段时间里，南半球接收的热量却逐渐减少，气温降低，所以这时是南半球的冬季。同样道理，从秋分到春分，北半球从秋季逐渐进入冬季，而南半球则从春季逐渐进入夏季。
正是因为太阳直射在地球上的位置有周期的变化，所以南、北半球接收太阳热量的多少也产生了有周期变化，于是就形成了春、夏、秋、冬四季的循环。
从天文含义看四季，夏季就是一年内白昼最长、太阳高度角最大的季节；冬季就是一年内白昼最短、太阳高度角最小的季节；春秋二季就是冬夏两季的过渡季节。我国传统上以立春（2月4日或5日）、立夏（5月5日或6日）、立秋（8月7日或8日）、立冬（11月7日或8日）为起点来划分四季。但是，各地实际气候的递变与此并不一定符合。我国大部分地方立春时，在气候上正处于隆冬；立秋时，在气候上还处于炎夏。为了使季节与气候相结合，气候统计工作一般把3、4、5三个月划为春季；6、7、8三个月划为夏季；9、10、11三个月划为秋季；12、1、2三个月划为冬季。
有趣的是，地球上最宜人的时候并不在春分和秋分，最炎热和最寒冷的天气也不出现在夏至和冬至。这是因为太阳辐射加热地面、海洋和大气均需要时间，大气的冷却同样需要时间，这与地面附近气温的昼夜变化类似。一年时间内入射短波辐射能量，在夏至时最大，在冬至时最小；射出长波辐射能量在夏至后一个月达最大，冬至后一个月达最小。所以气温也在夏至和冬至后一个月达到最高和最低。同样，一年内入射辐射能量在春分和秋分时达到全年的平均值。射出辐射在春分和秋分后一个月达到全年的平均值，所以春分和秋分后一个月，那时的气温是全年中最宜人的。在海上，一年中最高气温和最低气温不是出现在夏至和冬至后一个月，而是出现在夏至和冬至后两个月，即海洋上的气温以8月为最高，2月为最低。
知识链接
地球在其公转轨道上的每一点都在相同的平面上，这个平面就是地球轨道面。地球轨道面在天球上表现为黄道面，同太阳周年视运动路线所在的平面在同一个平面上。地球的自转和公转是同时进行的，在天球上，自转表现为天轴和天赤道，公转表现为黄轴和黄道。天赤道平面和黄道面构成一个23°26′的夹角，这个夹角叫做黄赤交角。黄赤交角使太阳直射点以一年为周期在南北回归线之间往返移动。
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