地球上的四季首先表現(xiàn)為一種天文現(xiàn)象,不僅是溫度的周期性變化,而且是晝夜長(zhǎng)短和太陽(yáng)高度的周期性變化.當(dāng)然晝夜長(zhǎng)短和正午太陽(yáng)高度的改變,決定了溫度的變化.四季的遞變?nèi)虿皇墙y(tǒng)一的,北半球是夏季,南半球是冬季；北半球由暖變冷,南半球由冷變熱.
現(xiàn)在分析一下晝夜長(zhǎng)短和太陽(yáng)高度,在不同季節(jié)的周期性變化規(guī)律.
從春分經(jīng)夏至到秋分,北半球處于夏半年,南半球處于冬半年.在此期間,北半球晝長(zhǎng)夜短,南半球晝短夜長(zhǎng)；北極處于極晝,南極處于極夜；北回歸線以北的太陽(yáng)高度始終大于平均值,南回歸線以南則小于平均值.北回歸線以北太陽(yáng)升起于東北方的地平圈上,降落于西北方的地平圈上.二分日全球各地太陽(yáng)均升起于正東方,降落于正西方.
從秋分經(jīng)冬至到春分,北半球處于冬半年,南半球處于夏半年.在此期間,南北半球的晝夜長(zhǎng)短、極晝極夜和太陽(yáng)高度,都同上述情況相反.北回歸線以北太陽(yáng)升起于東南方的地平圈上,降落于西南方的地平圈上.
從夏至經(jīng)秋分到冬至,北半球由夏半年變?yōu)槎肽?南半球由冬半年變?yōu)橄陌肽?在此期間,北半球晝漸短,夜?jié)u長(zhǎng),極晝帶逐漸縮?。荒习肭驎儩u長(zhǎng),夜?jié)u短,極夜帶逐漸縮小.北回歸線以北太陽(yáng)高度一直在減小,南回歸線以南則在增大.北回歸線以北太陽(yáng)出升方向由東北變?yōu)闁|南,降落方向由西北變?yōu)槲髂?秋分日由正東升起,正西降落.
從冬至經(jīng)春分到夏至,北半球由冬半年變?yōu)橄陌肽?南半球由夏半年變?yōu)槎肽?南北半球的晝夜長(zhǎng)短、極晝極夜和太陽(yáng)高度的變化同上述情況相反.北回歸線以北太陽(yáng)升起的方向由東南變?yōu)闁|北,降落方向由西南變?yōu)槲鞅?
從冬至到春分和從夏至到秋分,全球各地晝長(zhǎng)都向平均值（12小時(shí)）接近,極晝、極夜的范圍都逐漸縮小.北回歸線以北和南回歸線以南的太陽(yáng)高度都在向平均值接近.北回歸線以北,太陽(yáng)升起方向逐漸接近正東,降落方向接近于正西.
從春分到夏至和從秋分到冬至,全球各地晝夜長(zhǎng)短都在向極值變化,極晝、極夜的范圍都逐漸擴(kuò)大.北回歸線以北和南回歸線以南的太陽(yáng)高度也趨向極值.北回歸線以北太陽(yáng)升、落的方向,分別向東北、東南和西北、西南移動(dòng).
由于南北回歸線之間的晝夜長(zhǎng)短和太陽(yáng)高度的變化較復(fù)雜,所占篇幅較多,我們沒(méi)有充分地說(shuō)明,讀者自行總結(jié)出規(guī)律來(lái)也是不難做到的.在分析的時(shí)候,最好能分成幾個(gè)階段來(lái)進(jìn)行.例如,在北半球,可以從春分到太陽(yáng)直射該地算做一個(gè)階段,再到夏至為第二個(gè)階段,夏至以后到再次太陽(yáng)直射為第三個(gè)階段,以后可以把到冬至作為下一個(gè)階段,由冬至到春分是最后一個(gè)階段,太陽(yáng)完成了一次回歸運(yùn)動(dòng).每個(gè)階段晝夜長(zhǎng)短、太陽(yáng)高度、太陽(yáng)的升落方向及正午時(shí)太陽(yáng)的方向（例如,北半球夏至?xí)r,太陽(yáng)在正午時(shí)位于天頂以北,冬至?xí)r則在天頂以南）,等等,都有較大的變化.