由于地球自转，太阳在某一时刻只能照到地球的一半。那么，被太阳照射到的这个半球我们称他为昼半球。而没有被太阳照射到的半球我们就之称为夜半球。

我们看见太阳东升西落。然而太阳并没有绕着地球转动。实际上是因为地球绕着一条穿过地心和南北极的假想轴在做逆时针旋转，我们称这个假想轴为地轴。

由于地球自西向东，逆时针自转，而太阳是相对静止的，所以我们看到的太阳是东升西落的。

当地球自转时，我们将昼半球和夜半球的分界线称为晨昏线。由夜半球进入昼半球经过的这条线就是晨线。相反由昼半球进入夜半球经过的这条线就是昏线。

晨昏线把纬线分成了昼弧和夜弧。昼弧的比例越大代表白昼越长。观察昼弧和夜弧的长短就可以知道昼夜长短情况。

对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角。太阳高度角简称高度角。当太阳高度角为90°时，此时太阳辐射强度最大；当太阳斜射地面时，太阳辐射强度就小。

黄道面是指地球绕太阳公转的轨道平面。

赤道面是指地理坐标系上赤道所在的平面。

黄赤交角是地球黄道面与赤道面的交角，也称为黄赤大距。地球的黄赤交角为约为23°26'。黄赤交角并非不变的，它一直有微小的变化，但由于变化较小，所以短时间可以忽略不计。

赤道平面和黄道平面之间始终存在着一个23度26分夹角，这是形成四季更替的决定性条件。

春分：每年大约3月21日左右太阳直射地球赤道，3月21日是北半球的春分日，北半球处于春天。

过了春分日，太阳光线的直射位置开始向赤道以北移动，北半球太阳高度角逐渐增大，又因为太阳高度角增大，太阳辐射强度增大，温度就升高。

夏至：大约6月22日，太阳直射北回归线（北纬23度26分），6月22日这一天称为夏至日。此时的北半球，逐渐进入夏天。

从这天开始太阳直射光线不再往北移动，开始朝着赤道方向向南移动。

秋分：到9月23日前后，太阳直射光线重回赤道，这一天也就是北半球的秋分日。太阳高度角与春分日相同，因此春天与秋天温度相似。此时的北半球处在秋天的季节中。

过了秋分日，太阳直射光线继续南移，北半球太阳高度角逐渐减小，又因为太阳高度角减小，太阳辐射强度减小，温度逐渐降低。

冬至：直至12月22日前后太阳光线直射南回归线（南纬23度26分），12月22日这一年称为冬至日。从这天开始太阳直射光线不再向南移动，而是朝着赤道向北回归，因此将南纬23度26分称为南回归线。

此时北回归线以北地区的太阳高度角为一年中最小的一天，这个时候北半球也处于寒冷的冬季。

冬至日过去太阳直射光线开始向赤道回归，太阳高度角渐渐增大再到春分日这一天太阳直射光线重回赤道，地球又迎来了新的一年，北半球又迎来了春天。