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春去秋来，寒来暑往，季节的更替让我们的生活更加多姿多彩。在我国北方，春夏秋冬有着截然不同的气象条件。而在我国南方，春夏之间或秋冬两季的界限并不十分明显。到了我国最南方的地区，就很难见到寒冷的冬季了。为什么会有四季变化？为什么在不同地区，四季的表现有明显不同？
很多人认为，地球上的四季变化是由于地球绕太阳公转时，地球与太阳之间的距离不同造成的。他们认为太阳作为热源，就像暖气一样，冬季寒冷是由于地球离太阳远，而夏季炎热则是因为地球离太阳近。尽管这个观点听起来有一定的道理，但它并不正确。
根据天文学家的观测结果，地球围绕太阳公转的轨道是椭圆形的，但实际上，这个椭圆形非常接近圆形，椭圆的长轴和短轴的长度差别不到万分之二。地球和太阳之间的最大和最小距离也并不足以造成冬夏之间温度的明显差异。而且，地球在公转轨道上距离太阳最近的时候是1月份，也就是北半球的冬季，而距离太阳最远的时候是7月份，也就是北半球的夏季。另外，如果太阳和地球之间的距离是造成四季变化的原因，那么整个地球的所有地区都应该同时处于同一个季节，而不是我们过夏季时，南美洲的人却在过着冬季。这些证据都足以反驳“地球与太阳之间的距离是四季形成的原因”的说法了。
既然不是日地之间的距离造成了季节的更替，那又会是什么原因呢？
模拟阳光照射角度的实验： 这个装置可以模拟太阳以不同的角度照射地球。该实验需要在较为黑暗、安全的环境中进行。先将手电筒向正下方照射，观察光柱在地面上形成的光斑的形状和亮度。接着将手电筒倾斜，向斜下方照射，继续观察光斑的形状和亮度。对比两次实验，我们发现，当手电筒垂直射向地面时，地面上的光斑尺寸较小，但显得更明亮；斜射向地面时，光斑尺寸虽然大，亮度却降低了。
由于光自身携带能量，所以当光照射到物体上，被物体吸收后，这部分能量就可以转化为热量，使物体的温度升高。光照越强，照射到物体上的能量就越多，对于同一物体而言，被加热的程度就越深。这也正是阳光照射强烈时，我们会感觉到非常炎热的原因。
地球在自转的同时还围绕太阳转动，地球围绕太阳的转动称为公转。
地球在围绕太阳公转时，它的自转轴与公转轨道有一个固定的夹角。更形象的比喻是，地球一直朝着一个方向，歪着身子绕着一个以太阳为中心的椭圆形跑道跑圈。
右图给出了当北半球分别处于冬季和夏季时，太阳照射地球的示意图。和夏季相比，在冬季，阳光射向北半球时更偏向于斜射。根据前面的实验结果我们知道，相比直射，斜射会使光照的强度降低，所以，阳光在此时对北半球的加热程度比夏季时低。不仅如此，在同一时刻，阳光照射南半球的角度更接近90度，相当于直射，自然就造成了南北半球季节相反的现象。
图中的季节对应北半球的四季。
北半球冬季时，太阳光射向北半球的角度要比南半球更斜，所以阳光照射的强度也就比南半球弱。
所以，地球上的四季变化并不是由于地球与太阳之间距离的变化造成的。根本原因是地球的自转轴不垂直于其公转平面。这就使得地球在不同公转位置时，太阳照射地面的角度不同，进而导致了加热程度的不同。根据这个道理，我们可以分析春季和夏季太阳照射地球的情况，对比南北半球的差异。