تصور خیلی ها  اینگونه است که چون مدار زمین به دور خورشید بیضی شکل است و فاصله اش ازخورشید در طول سال تغییر می کند فصلها به وجود می آیند.و این باید به این معنی باشد که این روزها کم کم فاصله زمین از خورشید در حال افزایش است و همین عامل سردشدن هواست.

اما واقعیت غیر از این است ، در هنگام زمستان زمین به خورشید نزدیکتر است!!!

و زمانی که در نیمکره شمالی در فصل زمستان هستیم مردمان نیمکره جنوبی در حال تجربه روزهای گرم تابستانی هستند.

در نتیجه عامل اصلی به وجود آمدن فصول در کره زمین فاصله نیست بلکه علت را باید در حرکات مختلف زمین جستجو کرد.

فصل ها به خاطر تفاوت فاصله زمین از خورشید در طول سال به وجود نمی آیند (این تفاوت ها به شدت کم است). فصل ها نتیجه کج بودن محور زمین هستند.

زمین یک بار درسال به دور خورشید می گردد. ولی چهار فصل در زمین به وجود می آید و درازی شب ها و روزها در هر فصل متفاوت است. این تفاوت را کجی محور زمین باعث شده. محور زمین یک خط فرضی ست که قطب های شمال و جنوب را به هم وصل می کند. اما محور زمین مستقیم از بالا به پایین کشیده نشده. بلکه با حدود 45/23 درجه در مقایسه با صفحه مداری کج شده. این کجی و حرکت زمین به دور خورشید باعث تغییر فصل می شود.

درابتدای پاییز نیمه شمالی زمین به شکل کج  از خورشید رو برمی گرداند. در نتیجه نور خورشید به شکل کمرنگی بر سراسر نیمه شمالی زمین گسترش پیدا می کند و نیکره شمالی زمستان را تجربه می کند. در همان زمان نور خورشید به شدت روی نیمه جنوبی زمین می افتد که در حال گذراندن تابستان است. درابتدای بهار, زمین به شکل کج به سمت دیگر خورشید رو می کند. حالا نیمه شمالی زمین به جانب خورشید کج شده. نور خورشید به شدت روی نیمه شمالی زمین می افتد ونیمکره شمالی تابستان را تجربه می کند. در همان زمان نور خورشید روی نیمه جنوبی زمین که زمستان را می گذراند، کم شدت تر است.

به این ترتیب موقعی که قطب شمال به سمت خورشید کج می شود بخش شمالی زمین تابستان دارد. با روزهای بلند و شب های کوتاه. بعد از شش ماه زمین به سمت دیگر خورشید حرکت کرده است. نیمه شمالی حالا نسبت به خورشید کج شده است و بخش شمالی زمین روزهای کوتاه و شب های بلندی دارد.

این کج بودن محور به ما چهار فصل سال یعنی بهار، تابستان، پاییز و زمستان را داده. چون محور کج شده، بخش های مختلف زمین در زمان های مختلف به جانب خورشید جهت گیری می کنند.

تابستان گرم تر از زمستان است. چون اشعه خورشید در طول تابستان نسبت به زمستان در یک زاویه مستقیم تر به زمین می رسد و همچنین به خاطر این که در تابستان روزها خیلی طولانی تر از شب ها هستند. در طول زمستان، اشعه خورشید با یک زاویه زیاد به زمین برخورد می کند و روزها خیلی کوتاه هستند. این تأثیرات ادامه نتایج کج بودن محور زمین هستند.

مدار زمین کاملاً گرد نیست. زمین در ابتدای پاییز به شکل ملایمی به خورشید نزدیک تراست (زمستان در نیمکره شمالی) و در ابتدای بهار دورتر است. در ابتدای پاییز زمین در 4/91 میلیون مایل یا 1/147 میلیون کیلومتری از خورشید قرار دارد و در ابتدای بهار 5/94 میلیون مایل یا 1/152 میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد. این تفاوت فاصله نسبت به گرم شدن و سرد شدنی که به خاطر کج بودن محور زمین به وجود می آید تأثیر خیلی کوچک تری در ایجاد فصل ها دارد.

انقلاب تابستانی و زمستانی

انقلاب زمستانی درشروع زمستان که کوتاه ترین روز سال است رخ می دهد. انقلاب تابستانی نیز درشروع تابستان که بلند ترین روز سال است رخ می دهد. که این امر به دلیل زاویه محور دوران زمین به دور خود، نسبت به سطح مدار گردش زمین به دور خورشید ناشی می شود.

اعتدال بهاری و پاییزی

اعتدال بهاری و پاییزی روزهایی هستند که روز و شب طول مساوی دارند. دو اعتدال سالانه موقعی رخ می دهد که خورشید استوا را به شکل صلیب قطع می کند.

اعتدال بهاری با شروع بهار در نیمکره شمالی و شروع پاییز در نیمکره جنوبی رخ می دهد. اعتدال پاییزی با شروع پاییز در نیمکره جنوبی و شروع بهار در نیمکره جنوبی شکل می گیرد.

توضیحات تکمیلی

کره زمین  دارای سه نوع حرکت است :

1- حرکت انتقالی:

زمین در هر 365 روز و 6 ساعت یکبار روی مدار بیضی شکلی که قطر بزرگ آن 930 میلیون کیلومتر طول دارد و خروج از مرکز آن 0?0167 است به دور خورشید می‌چرخد. سرعت حرکت انتقالی زمین تقریبا 108000 کیلومتر در ساعت است. تمایل محور زمین نسبت به مدار آن ، در طول حرکت انتقالی فصول را بوجود می‌آورد. مدار انتقالی زمین کاملا دایره نیست ، بلکه بیضوی است و خورشید در یکی از دو کانون آن قرار دارد.

2- حرکت وضعی:

زمین در هر 24 ساعت یکبار به دور محوری که نسبت به سطح مدار آن زاویه 23 درجه 27 دقیقه تشکیل می‌دهد، می‌چرخد یعنی زمین هر 24 ساعت یک بار از غرب به شرق به دور خود می‌گردد، از این حرکت شب و روز حاصل می‌شود. به علت صلب بودن زمین ، سرعت خطی نقاط مختلف آن متناوب است بطوری که سرعت خطی زمین در استوا 465?7 متر در ثانیه و سرعت خطی آن در قطبین صفر است. در هر لحظه نیمی از زمین مقابل خورشید قرار می‌گیرد و نیمی دیگر تاریک است به این حرکت که به دور محور فرضی زمین است که از قطبین می‌گذرد حرکت وضعی می‌گویند. و به این قسمت از نیمه روشن زمین دایره عظیمه روشنایی نام نهاده‌اند.

تمایل محور زمین سبب می‌شود که در دو فصل زمستان و تابستان بخصوص دایره عظیمه روشنایی قسمتی از قطبین را شامل شود و طول شبانه روز در دو نیمکره شمالی و جنوبی و در فصول مختلف سال یکسان نباشد. زمین در هر ساعت 15 درجه به دور خورد می‌گردد طول هر روز از تقسیم زاویه بین طلوع و غروب خورشید به 15 بدست می‌آید. در اعتدالین طول شبانه روز با همدیگر برابر است.

3- حرکت تقدیمی :

از آنجایی که محور گردشی زمین 5/23 درجه از محور فرضی (راستای شمال – جنوب زمین ) آن انحراف دارد این حرکت باعث می شود این محور دربازه زمانی تقریبا طولانی 26000 ساله سطح یک مخروط را جاروب کند.

حرکت تقدیمی  زمین عامل اصلی به وجود آمدن فصول بر روی کره زمین است.

همانطور که در تصویر پایین مشاهده می شود هنگامیکه نیمکره شمالی در نقطه انقلاب زمستانی است با وجود اینکه زمین به خورشید نزدیکتر است میزان متوسط نوری که از خورشید دریافت می کند کمتر است زیرا اشعه خورشید به طور مایل به زمین می تابد.

(شاید این از خوش شانسی ما باشد که در این بخش از کره زمین زندگی می کنیم. به دلیل اینکه زمستان ها وتابستان های معتدل تری نسبت به بخشهای جنوبی سیاره تجربه می کنیم! )

اگر محور زمین کاملا بر مدار انتقالی عمود بود، تغییر فصول و تغییر طول شبانه روزی پیش نمی‌آمد ولی ثابت بودن جهت محوری و در نتیجه ثابت بودن زوایه تمایل محوری نسبت به مدار حرکت انتقالی سبب می‌گردد که در تابستان در نیمکره شمالی خورشید در حد مدار 23?5 شمالی یعنی مدار راس السرطان به حالت عمودی بتابد و دایره عظیم روشنایی قطب شمال را در بر گیرد ولی قطب جنوب در تاریکی به سر برد. در همین حال خورشید در نیمکره شمالی وسط روز در بالای افق ظاهر می‌شود و مقدار انرژی خورشیدی که به نیمکره شمالی می‌رسد بیشتر از نیمکره جنوبی است.

در زمستان در نیمکره شمالی وضع برعکس است. خورشید در اوج خود در حد مدار 23?5 جنوب خط استوا به حالت عمودی بر زمین می‌تابد. دایره عظیمه روشنایی قطب جنوب را روشن می‌کند و قطب شمال در تاریکی فرو می‌رود خورشید در نیمکره شمالی در افق پائین ظاهر می‌شود ولی در نیمکره جنوبی در افق بالاست. انرژی خورشیدی در این در این حال بیشتر به نیمکره جنوبی می‌رسد. مدار 23?5 نیمکره جنوبی را راس الجدی می‌گویند.

تاثیر حرکات زمین بر تغییر طول شب و روز

در نیمکره شمالی و در فصل تابستان دایره عظیمه روشنایی از قطبین نمی‌گذارد و این دایره در عرصه‌های بالا بیش از 1800 طول کره زمین را روشن می‌کند، در نتیجه طول شب و روز در تابستان با همدیگر فرق می‌کند. چون طول ساعات هر روز در هر نقطه از تقسیم درجات دایره عظیمه روشنی آن روز و در آن مکان 150 بدست می‌آید، لذا در تابستان در نیمکره شمالی روز‌ها بلند و شبها کوتاه است.

در اواسط فصول پاییز و بهار (یا حد اعتدالین) به خاطر حفظ تمایل محوری زمین ، در ضمن حرکت انتقالی ، دایره عظیمه روشنایی از قطبین می‌گذرد، در نتیجه در هر دو نیمکره شمالی و جنوبی دایره عظیمه روشنایی ، در تمام عرضهای جغرافیایی تقریبا در وسط این دو فصل 180 زمین را در بر می‌گیرد و طول شبانه روز باهم مساوی و برابر 12 ساعت می‌شود. طول شبانه روز در مدت زمان حرکت وضعی و تعداد روزها در حرکت انتقالی یک سال همیشه ثابت نبوده است.

طول شبانه روز در فصول مختلف سال تا یک ربع ساعت اختلاف پیدا می‌کند به علاوه طول شبانه روز در چهار صد میلیون سال پیش فقط 22 ساعت بوده است و تعداد روزهای سال به چهار‌صد می‌رسیده است. این مطلب را از روی نمو روزانه مرجانها حساب کرده‌اند. در سطح زمین نقاطی که در بین استوا و عرضهای 230?5 شمالی یا جنوبی هستند دو بار در سال ، در ظهر ، خورشید بر آنها بطور عمودی می‌تابد و فاقد سایه هستند.