季節

地球的時間軸

由于地球自轉軸與太陽系黃道面之間的夾角并非直角，因此一年有四季之分。不同的季節，日夜長短有別，看到的天空也不相同。不斷變化的天空以及天球兩極的指向，周期也受自轉軸傾角的影響，變得更長。

地球一邊圍繞太陽公轉一邊自轉，自轉軸傾角大約是23.5度。地軸始終指向一個方向，因此兩個半球接受的光照永遠不一樣（參見對頁）。

六月份時，北半球處于“夏至”，太陽出現的時間長，太陽高度角大。與此同時，南半球白天的時間短于夜間，太陽在天空中的位置看起來更低，太陽發出的熱對南半球的影響減弱。六個月之后，北半球迎來“冬至”，南半球的狀況與六個月前正好相反。冬至和夏至之間的三月和九月，南北半球接收的光照相當，分別處于春分和秋分時節。

午夜的太陽

季節變化對高緯度地區的影響最大（地球赤道附近的熱帶地區，一年四季接受的光照幾乎沒什么變化）。北極圈和南極圈內（北緯66.5度線以北，南緯66.5度線以南），冬至期間完全見不到太陽，夏至期間太陽不會落入地平線——在午夜也能看到太陽。南極點和北極點更極端，夏天連續六個月日不落，冬天連續六個月看不見日出。

四季交替

地球圍繞太陽公轉時，由于地球自轉軸一直指向太空的同一方向，地球表面接受的光照因此存在一定差異。冬至和夏至時，差距擴大到極致；春分和秋分時，南北半球接受的光照相當。

旋進運動

雖說地球的自轉軸長年指向同一方向，但是由于太陽和月亮對地球赤道地區的引力作用，導致地球自轉軸逐漸偏移，追蹤它搖擺的頂部，以大約25800年的周期掃掠出一個圓錐。自轉軸周期性的偏移，就形成了所謂的“歲差”，天極在天空中的軌跡以及晝夜平分點時太陽的位置緩慢西移。長年累月，導致赤道坐標系（參見第17頁）中，天極的方向以及星體的位置漸漸發生了變化。