在世界各地，不但有昼夜交替现象，而且有四季变化现象，并且南北半球的四季变化刚好相反。当我们这里正是夏日炎炎、挥汗如雨的季节，而南半球却处在寒风凛冽、大雪纷飞的情况哩!
为什么地球上会有四季交替变化现象呢?
四季的形成是因为地球绕太阳公转的结果。地球一直不断自西向东自转，与此同时又绕太阳公转。而地球公转的轨道又是一个椭圆的形状，太阳始终位于一个焦点上。地球在不断公转的过程中，地轴与公转轨道始终会保持66°34′的交角，即地球始终是斜着身子绕太阳公转。因为地球公转的原因，致使太阳直射点在地球表面发生变化。
到了每年6月22日前后，地球就是位于远日点。太阳会直射北回归线，这一天就是北半球的夏至日。与此同时北半球得到的热量最高，白昼最长，而且气候也炎热，属于北半球的夏季，但南半球正处于寒冷的冬季。
此后因为继续在公转轨道上不停运行，太阳的直射点便会南移。到了9月23日左右，太阳就会直射赤道，这一天就是北半球的秋分日。现在南半球以及北半球得到的太阳热量都相等，昼夜平分，北半球是秋季，南半球是春季。
地球继续不断运转，到12月22日左右，地球开始位于近日点，太阳便直射南回归线。这一天就是北半球的冬至日。而此时北半球得到的热量为最少，且白昼时间最短，气候也相当寒冷，是北半球的冬季。南半球刚好是夏季。
太阳直射点北返以后，在3月21日左右，太阳再次直接射向赤道，这一天就是北半球的春分日。这个时候，是北半球的春季，而南半球却是秋季。地球像这样以一年为周期绕太阳不停运转，从而产生了四季的更替。
地球公转时，太阳的直射点的位置变化现象，进而得知直射与斜射引起的温度变化，从而得出四季变化的成因现在世界上采用的历法大都是阳历，不过只要有中国人的地方便都用阴阳历，也就是「阴历」，「阴历」的判定可说是我们老祖宗的智慧结晶。
在春秋时期，那时候的人已经有春夏秋冬四季的观念了，进入战国时代後，魏国人石申编制了一张包括二十八星宿和金木水火土五大行星运行关系的星图表，这是全世界第一张星图表，从此中国的天文学走入一个新时代。
为了能够充分说明季节气候的变化，当时的天文学家制定「十五日为一节，已生二十四时之变」，於是有了二十四节气的名称。
在「淮南子」这本书里，详细的列出二十四节气的名称和次序：冬至、小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰、春分、清明、榖雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪；二十四节气完全以春夏秋冬来划分，明显的指出气候变化，雨水多寡和霜期的长短，在历经了几千年以後，仍然是深受农民重视的「农民历」，也就是我们通称的阴历。
阳历是根据地球绕太阳公转一周所需要的时间为计算单位，一共是三六五天五小时四八分四六秒，为了方便使用，故以三六五天做为一年，每隔四年就有一个闰二月，使原本二十八天的二月增加为二十九天。
阴历则是以月亮的圆缺变化周期作为计算单位，大约是二十九天十二小时四四分四秒左右，因此大月三十天，小月二十九天，真正的阴历一年只有三五四天而已，比阳历少了十一天，为了使它能够符合天气冷热变化的周期，每隔二年或是三年就得多增加一个月，称为「闰月」，所以我国在古时候有「十三月」的名称，後来又有用「十九年七闰」的方法来设定闰月，现在科学的辅助下，闰月的设置可说是更精确了。
有了「年」以後，古代的天文学家利用春分、夏至、秋分、冬至，把一年分为四个阶段，然後再把每个阶段分成三小段，一小段大约十五天，於是全年有二十四小段，便产生了二十四节气。
为了方便记忆，古时候的人把二十四节气编成一首歌谣：「春雨惊春清榖天，夏满芒夏暑相连；秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒；每日雨节日期定，主多不差一两天。」
一年分为春夏秋冬四季，四季的成因，地球距太阳远近，对於气候冷热的关系甚微。四季的生成，主要系因赤道与黄道(在地球上所见太阳行经的路)为斜交。地球运转时，其转轴在空间的方向不变。冬季时，太阳光线斜射於地面，地面上每单位面积受热少，加之日间又短，每日受日光的时间短，亦即受热的时间短，再因地球外围的大气层，吸收一部分光热，光线照射时，经过大气层愈厚，吸收愈多，因此造成冬季寒冷。夏季则反是，太阳直射地面，昼又长，光线经过大气层又薄，因此气候热。春秋雨季的情形，则居於冬夏之间，故气候温和。
春夏秋冬的产生是地球
绕著太阳公转 而太阳光和热直射到地球表面
每一个地区的角度不一样 所产生的结果
以这个月来说, 太阳光和热所照的到区域是偏向
以赤道为界线赤道以南的地区概括称做南半球
随著每天每月每年的地球公转, 太阳照射地球的角度
会一直改变, 现在开始算起应该慢慢往北半球移动
所以目前来说 北半球大多是 冬天慢慢转变到春天
而南半球是相反状况 是夏天慢慢转变到秋天
因为太阳直射地球表面各区域角度的不同而光和热能
会因照射角度不同而各区域有所不同
也就是说即使是同为北半球, 纬度越高的地区
能街受到的太阳光和热 会比纬度低的地区来的少
这也是温度气候 白天和晚上长短不一样的原因
冬至顾名思义就是冬天到了
地球科学上的意思是每年的这一天是太阳照射北半球时间最短的一天
也就是太阳照在南半球的大部份区域
所以对北半球来说日照时间最短
所以和农历没直接关系
过了这天後 地球公转太阳的角度会慢慢往北半球移动
气候和日照时间也会越来越多 这就是春夏秋冬的原理
每年9至11月间，在地面上看见太阳踪迹所呈现的位置大致在赤道上空，逐日向南半球变动著。对北半球而言 ，这段时间是「秋季」，南半球则是「春季」。
1：地球公转与自转的轨道所在的平面有夹角导致地球在转动的时候是斜着转动的。（黄赤交角的存在）2: 地球的公转轨道近似一个椭圆形，而太阳大概处于其中一个焦点附近。
所以：在地球公转的不同时间段离太阳的远近不同。而且由于夹角的存在导致在不同的时间段地球南北所受太阳照射的强烈和太阳光线的角度也不同（太阳光线照射角度小的热量就小)。这样不同的时间段就会有不同的气候了。一年四季也就互相更替了。同样的道理由于赤道附近总是处于太阳光线的直射状态下所以热带地区只有夏季。还有地球两极也因为同样的原因出现极昼和极夜的现象。
3：地球不透明。
其实，夏至时地球在远日点但太阳照向我们，冬至相反我们背向太阳，由此证明，与太阳的远进是次要的。
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