چون مدار زمین به دور خورشید بیضی شکل است و خورشید در یکی از کانون های بیضی قرار دارد بنابراین زمین در حین گردش به دور خورشید فاصله اش با خورشید کم و زیاد می شود. ممکن است  اینگونه تصور شود که بخاطر همین تغییر فاصله زمین گرم و سرد
می شود و فصل ها بوجود می آیند.  اما واقعیت غیر از این است ، در هنگام زمستان (در ابتدای ماه ژانویه یا ابتدای زمستان در نیمکره شمالی) زمین به خورشید نزدیکتر است !!!

در نتیجه عامل اصلی به وجود آمدن فصول در کره زمین فاصله از خورشید نیست بلکه علت را باید در چیز دیگری جستجو کرد.

اختلاف فاصله زمین از خورشید در زمان های مختلف سال قابل توجه است. "در نزدیکترین موقعیت، فاصله زمین از خورشید 147 میلیون کیلومتر و در دورترین موقعیت 152 میلیون کیلومتر است". دو نکته جالب در این جمله وجود دارد: 1-  فاصله زمین از خورشید در طول سال 5 میلیون کیلومتر کم و زیاد می شود!!!. 2- وقتی زمین نزدیک ترین فاصله به خورشید را دارد (یعنی 147 میلیون کیلومتر) در نیمکره شمالی زمستان است و نه تابستان.

لذا عامل ایجاد فصل ها در روی زمین و یا سرد و گرم شدن زمین فاصله از خورشید نیست بلکه "بدلیل انحراف محور زمین (شکل 1) و در نتیجه تغییرات زاویه تابش خورشید است. هرچقدر زاویه تابش مایل تر باشد گرمای کمتری از خورشید به زمین می رسد و زمین سردتر خواهد بود (شکل 2)."

شکل 1- انحراف محور زمین

شکل 2- اگر نور مایل تر بتابد چون نور به سطح بیشتری پخش می شود بنابراین گرمای آن کمتر است.

محور زمین یک خط فرضی ست که قطب های شمال و جنوب را به هم وصل می کند. انحراف محور زمین حدود 5/23 درجه است و این انحراف و حرکت زمین به دور خورشید باعث تغییر فصل می شود (شکل 3).

جدول 1- فصول مختلف سال در نیمکره شمالی و جنوبی زمین

وقتی نیمکره شمالی در اول زمستان بسر می برد نیمکره جنوبی اول تابستان را تجربه می کند (جدول 1). در این زمان قطب شمال اصلاً رو به خورشید نیست و هیچ نوری از خورشید دریافت نمی کند پس هم سرد است و هم اینکه در طول 24 ساعت فقط شب است!.  برعکس نیمکره جنوبی که در این زمان  در اول تابستان است گرمترین زمان خود را سپری می کند. در این زمان قطب جنوب کاملاً رو به آفتاب بوده پس هم گرمترین روزهای سال خود را سپری می کند و هم اینکه در طول 24 ساعت فقط روز است!.

شکل 3- انحراف محور زمین و گردش زمین بدور خورشید. ملاحه می شود که جهت انحراف محور زمین ثابت است و همین مسأله باعث می گردد که در زمان های مختلف سال، گاهی  نیمکره شمالی زمین به سمت خورشید متمایل گردد (سمت چپ شکل بالا) و گاهی نیمکره جنوبی (سمت راست شکل بالا).  

از این زمان به بعد (یعنی از اول زمستان نیمکره شمالی)، نیمکره شمالی کم کم به سمت خورشید رو می کند و نیمکره جنوبی که در اول تابستان قرار دارد کم کم از خورشید روبر می گرداند. سه ماه بعد نیمکره شمالی در اول بهار و نیمکره جنوبی در اول پاییز است. در این روز نیمکره شمالی و جنوبی وضعیت کاملاً یکسانی نسبت به خورشید دارند! مثلاً طول شبانه روز در تمام نقاط زمین مساوی است (هم در نیمکره شمالی و هم در نیمکره جنوبی و در تمام نقاط آنها از قطب گرفته تا استوا، 12 ساعت شب و 12 ساعت روز است). چنین حالتی در زمین فقط طی دو روز از سال وجود دارد: ابتدای پاییز و ابتدای بهار.

پس از این روز (اول بهار نیمکره شمالی)، نیمکره شمالی همچنان به آشتی کردن خود با خورشید ادامه می دهد یعنی بتدریج به خورشید رو می کند و خورشید هم قسمت های بیشتری از آن را روشن می کند تا جایی که نیمکره شمالی به اول تابستان برسد. در این زمان سطح نیمکره شمالی بیش از هر روز دیگری توسط خورشید روشن شده است.  برعکس این حالت، نیمکره جنوبی از ابتدای پاییز به سمت زمستان حرکت می کند و همچنان به قهر کردن خود با خورشید و رو برگرداندن از آن ادامه می دهد تا جایی که در اول زمستان کاملاً از خورشید رو بر گردانده و سطح آن کمتر از هر زمان دیگری توسط خورشید روشن می شود و به عبارتی کمترین بهره را از نور خورشید می برد.   

از دیگر نکاتی که در مورد فصل ها وجود دارد تغییر طول شبانه روز در فصل های مختلف است . در این مورد دو نکته حائز اهمیت است:

1-    در زمان های مختلف سال، مساحت روشن شده  نیمکره شمالی و جنوبی زمین توسط خورشید در حال تغییر است. طول روز یا شب در نیمکره شمالی و جنوبی را می توان از روی میزان سطح روشن شده از این نیمکره ها توسط خورشید حدس زد.  اینکه در اول تابستان بلندترین روز سال و در اول زمستان بلندترین شب سال می باشد بدین خاطر است که مثلاً وقتی در نیمکره شمالی اول تابستان است حداکثر قسمت روشن شده نیمکره شمالی در طول سال در همین روز است. در شکل 4 ملاحظه می شود بخش قرمز رنگ (یعنی بخش روشن شده توسط خورشید یا روز) بزرگتر از بخش آبی (بخش تاریک یا شب) است. چون بخش روشن شده وسعت بیشتری از بخش تاریک دارد پس طول روز بیشتر از طول شب است. در همین زمان نیمکره جنوبی در اول زمستان است (شکل 5) و از روی وسعت بخش آبی رنگ (بخش تاریک یا شب) نسبت به وسعت بخش قرمز رنگ (بخش روشن یا روز) می توان فهمید که طول شب از طول روز بیشتر است. در شکل های 6 و 7 نیز می توان برعکس حالت فوق یعنی طول روز و شب را به ترتیب در اول زمستان نیمکره شمالی و اول تابستان نیمکره جنوبی حدس زد.

شکل 4- اول تابستان در نیمکره شمالی که از روی بخش قرمز و آبی می توان به ترتیب طول روز و طول شب را حدس زد.

شکل 5- اول زمستان نیمکره جنوبی که از روی بخش قرمز و آبی می توان به ترتیب طول روز و طول شب را حدس زد.

شکل 6- اول زمستان نیمکره شمالی

شکل 7- اول تابستان نیمکره جنوبی

2- اختلاف طول شب و روز در عرضهای مختلف حغرافیایی متفاوت است یعنی هرچقدر از استوا به سمت قطبین حرکت کنیم اختلاف طول شب و روز در روزهای مختلف سال افزایش می یابد. مثلاً برای مناطقی که در روی خط استوا قرار دارند در تمام روزهای سال 12 ساعت شب و 12 ساعت روز است ولی هر چقدر از استوا دورتر شویم بین این دو تفاوت ایجاد می شود. مثلاً در کشور ما (عرض بیش از 30 درجه شمالی)،  در تابستان طول روز حدود 14 ساعت و شب حدود 10 ساعت است (4 ساعت اختلاف) که هرچقدر به قطب نزدیک تر شویم این اختلاف بازهم بیشتر می شود. در خود قطب 24 ساعت کامل روز است و شبی وجود ندارد.

از دیگر نکات مهم جایگاه خورشید در آسمان است. نقاطی از کره زمین که عرض جغرافیایی بیش از 5/23 درجه دارند (چه در نیمکره جنوبی و چه در نیمکره شمالی) هرگز و در هیچ روز سال خورشید را در وسط آسمان نخواهند دید (در کشور ما نیز چنین است و ما خورشید را هرگز در وسط آسمان نمی بینیم حتی در ظهر اول تیرماه بلکه ما خورشید را نزدیک به وسط آسمان می بینیم به عبارتی سایه شاخص قائم هرگز کاملاً ناپدید نمی شود).

می توان چند حالت مختلف را برای جایگاه خورشید در آسمان برای نقاط مختلف عرض های مختلف جغرافیایی ذکر کرد:

-     نقاطی از نیمکره شمالی که عرض جغرافیایی آنها بیش از 5/23 درجه است همیشه خورشید را در سمت جنوب آسمان خود خواهند دید. در زمستان مایل تر و در تابستان به وسط آسمان نزدیک تر است ولی هرگز خورشید به وسط اسمان نمی آید.

-     نقاطی از نیمکره شمالی که عرض جغرافیایی آنها دقیقاً 5/23 درجه است همیشه خورشید را در سمت جنوب آسمان خود خواهند دید. در زمستان مایل تر و در تابستان به وسط آسمان نزدیک تر است ولی در ظهر یک روز سال (روز اول تابستان آنها) خورشید دقیقاً در وسط آسمان است .

-     نقاطی از نیمکره جنوبی که عرض جغرافیایی آنها بیشتر از 5/23 درجه است همیشه خورشید را در سمت شمال آسمان خود خواهند دید. در زمستان مایل تر و در تابستان به وسط آسمان نزدیک تر است ولی هرگز خورشید به وسط آسمان نمی آید (در هیچ روز سال).

-     نقاطی از نیمکره جنوبی که عرض جغرافیایی آنها دقیقاً 5/23 درجه است همیشه خورشید را در سمت شمال آسمان خود خواهند دید. در زمستان مایل تر و در تابستان به وسط آسمان نزدیک تر است ولی در هنگام ظهر یک روز سال (روز اول تابستان آنها) خورشید دقیقاً به وسط آسمان می آید .

-     نقاطی از زمین که بین 5/23 درجه شمالی و 5/23 درجه جنوبی قرار می گیرند خورشید را هم می توانند در شمال آسمان خود و هم در جنوب آسمان خود مشاهده کنند. یعنی در برخی روزهای سال خورشید در شمال آسمان است سپس به وسط اسمان می آید و به سمت جنوب آسمان حرکت می کند و بعد از مدتی برگشته و به سمت وسط آسمان می آید و سپس به شمال آسمان میرود.  بنابراین خورشید در ظهر 2 روز از سال می تواند کاملاً در وسط آسمان قرار گیرد. اینکه این دو روز چه روزهایی هستند بستگی به این دارد که عرض آنها چقدر باشد. مثلاً خط استوا که یکی از نقاطی است که در محدوده عرض جغرافیایی بین 5/23 درجه شمالی و 5/23 درجه جنوبی  قرار می گیرد در ظهر دو روز از سال خورشید دقیقاً در وسط آسمان و کاملاً قائم است. این دو روز یکی روز اول بهار و یکی روز اول پاییز است (نه اول تیرماه !!!!!!!!). بنابراین در استوا گرمترین روزهای سال اول بهار و اول پاییز خواهد بود و برعکس در اول تابستان و نیز اول زمستان مایل ترین حالت خورشید را خواهند داشت. همینطور برای نقاط غیر از استوا که بین 5/23 درجه شمالی و 5/23 درجه جنوبی قرار دارند این دو روز با توجه به عرض جغرافیایی آنها می تواند یکی از روزهای فصل بهار  و یکی از روزهای فصل تابستان باشد مثلاً یکی از روزهای فروردین و یکی از روزهای شهریور.