產生四季交替的主要原因是什么?

我們先來分析地球的運動，地球有兩種基本的運動，一種叫自轉——地球自身的旋轉，另一種叫公轉——繞著太陽的旋轉。
自轉是繞著穿過南北兩極的地軸進行的，方向是自西向東，離兩極越遠的地方轉速越快。與兩極等距的那一圈叫赤道。地球自轉一周的時間為一天，也就是24小時。
地球繞太陽公轉的速度為每秒30公里，繞太陽一周需要365天5時48分46秒。也就是一年，天文學上稱之為回歸年。地球繞太陽公轉的軌道是一個橢圓，它的長直徑和短直徑相差不大，可近似為正圓。太陽就在這個橢圓的一個焦點上，而焦點是不在橢圓中心的，因此地球離太陽的距離，就有時會近一點，有時會遠一點。一月初，地球離太陽最近，為147，100，000公里，這一點叫做近日點。七月初地球離太陽最遠，為152，100，000公里，這一點叫做遠日點。事實上，當?shù)厍蛟诮拯c的時候，北半球為冬季，南半球為夏季，在遠日點的時候，北半球為夏季，南半球為冬季。這就說明，四季的變化與近日點和遠日點無關。
那么四季的變化到底是怎么產生的呢？與公轉有關，但是決定性的條件是地球必須斜著繞太陽轉；如果地球是垂直的繞太陽旋轉的話，太陽光線將永遠直射在地球的赤道附近，而其他地方的地平面與太陽光線的夾角也永遠不變，地球上將不會有四季的變化。
我們知道，地球上某一平面氣溫高低與太陽光是直射還是斜射該平面有關。那么這種效果是怎么產生的呢？我們來分析一下。假定有一束固定大小的光束，當他直射在某一平面時，他投射在該平面的光斑將是一個正圓，而斜射時，光斑將是一個橢圓，而且越斜橢圓越大，也就是說，斜射時同樣多的光線照在了更大的面積上。我們可以理解為，光束斜射時光斑區(qū)的光線稀一些，直射時光斑區(qū)的光線濃一些。這就是為什么太陽光直射的地方氣溫要高一些，而斜射的地方氣溫要低一些。我們知道氣溫是決定季節(jié)的主要因素，所以我們不難理解太陽光直射的地方，將是夏季，而斜射得最厲害的地方將是冬季，這兩者之間的則是春季或秋季。
那么四季的交替變化又是怎樣形成的呢？這就與地球的傾斜有關了，正是由于地球是傾斜著繞太陽旋轉的，才使得太陽光的直射以赤道為中心，以南北回歸線為界限南北掃動，每年一次，循環(huán)不斷，從而形成了地球上一年四季，順序交替的現(xiàn)象。
具體情況是這樣的，當?shù)厍蚬D到3月21日左右的位置時，陽光直射在赤道上，這時北半球的陽光是斜射的，正是春季，南半球此時正是秋季。當?shù)厍蜣D到6月22日左右的位置時，陽光直射在北回歸線上，北半球便進入了夏季，而南半球正是冬季。9月23日左右時，陽光又直射到赤道上，北半球進入秋季，南半球轉為春季。當?shù)厍蜣D到12月22日左右的位置時，陽光直射到南回歸線上，北半球進入冬季，而南半球則進入夏季。接下來就進入了新的一年，新一輪的四季交替又要開始了。