地球繞太陽公轉的軌道是橢圓的，而且與其自轉的平面有一個夾角。當地球在一年中不同的時候，處在公轉軌道的不同位置時，地球上各個地方受到的太陽光照是不一樣的，接收到太陽的熱量不同，因此就有了季節的變化和冷熱的差異。

在氣候上，四個季節是以溫度來區分的。在北半球，一般來說每年的3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12～2月為冬季。在南半球，各個季節的時間剛好與北半球相反。南半球是夏季時，北半球正是冬季;南半球是冬季時，北半球是夏季。在各個季節之間并沒有明顯的界限，季節的轉換是逐漸的。

從春分經夏至到秋分，北半球處于夏半年，南半球處于冬半年。在此期間，北半球晝長夜短，南半球晝短夜長;北極處于極晝，南極處于極夜;北回歸線以北的太陽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均升起于正東方，降落于正西方。

從秋分經冬至到春分，北半球處于冬半年，南半球處于夏半年。在此期間，南北半球的晝夜長短、極晝極夜和太陽高度，都同上述情況相反。北回歸線以北太陽升起于東南方的地平圈上，降落于西南方的地平圈上。

從夏至經秋分到冬至，北半球由夏半年變為冬半年，南半球由冬半年變為夏半年。在此期間，北半球晝漸短，夜漸長，極晝帶逐漸縮小;南半球晝漸長，夜漸短，極夜帶逐漸縮小。北回歸線以北太陽高度一直在減小，南回歸線以南則在增大。北回歸線以北太陽出升方向由東北變為東南，降落方向由西北變為西南。秋分日由正東升起，正西降落。

從冬至經春分到夏至，北半球由冬半年變為夏半年，南半球由夏半年變為冬半年。南北半球的晝夜長短、極晝極夜和太陽高度的變化同上述情況相反。北回歸線以北太陽升起的方向由東南變為東北，降落方向由西南變為西北。

從冬至到春分和從夏至到秋分，全球各地晝長都向平均值(12小時)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高度都在向平均值接近。北回歸線以北，太陽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，全球各地晝夜長短都在向極值變化，極晝、極夜的范圍都逐漸擴大。北回歸線以北和南回歸線以南的太陽高度也趨向極值。北回歸線以北太陽升、落的方向，分別向東北、東南和西北、西南移動。

由于南北回歸線之間的晝夜長短和太陽高度的變化較復雜，所占篇幅較多，我們沒有充分地說明，讀者自行總結出規律來也是不難做到的。在分析的時候，最好能分成幾個階段來進行。例如，在北半球，可以從春分到太陽直射該地算做一個階段，再到夏至為第二個階段，夏至以后到再次太陽直射為第三個階段，以后可以把到冬至作為下一個階段，由冬至到春分是最后一個階段，太陽完成了一次回歸運動。每個階段晝夜長短、太陽高度、太陽的升落方向及正午時太陽的方向(例如，北半球夏至時，太陽在正午時位于天頂以北，冬至時則在天頂以南)，等等，都有較大的變化。