Astronomiczne pory roku

Konsekwencją ruchu obiegowego Ziemi są zmiany wysokości Słońca nad horyzontem w momencie górowania. Wskutek tego, ilość ciepła dostarczonego do powierzchni Ziemi zmienia się w ciągu roku. Wysokość Słońca nad horyzontem w czasie górowania wyznacza "astronomiczne pory roku".

Wiosna astronomiczna trwa od równonocy wiosennej do przesilenia letniego, lato astronomiczne od przesilenia letniego do równonocy jesiennej, jesień astronomiczna od równonocy jesiennej do przesilenia zimowego i zima od przesilenia zimowego do równonocy wiosennej. Wiosna i lato tworzą półrocze letnie, zaś jesień i zima półrocze zimowe.

Daty rozpoczynające astronomiczne pory roku są na całej Ziemi jednakowe. Przyjmuję się, że astronomiczne pory roku rozpoczynają się w następujących dniach:
- 21 III - wiosna,
- 22 VI - lato,
- 23 IX - jesień,
- 22 XII - zima.

Daty te ulegają przesunięciu, na przykład w roku przestępnym. Na półkuli północnej kalendarzowe pory roku pokrywają się z porami astronomicznymi, natomiast na półkuli południowej są przesunięte o pół roku w stosunku do pór astronomicznych. Tak więc, na półkuli południowej styczeń i luty są miesiącami kalendarzowego lata, zaś lipiec i sierpień są miesiącami kalendarzowej zimy.

Wyróżnianie astronomicznych pór roku jest wynikiem zmian oświetlenia Ziemi.

21 marca (równonoc wiosenna), 23 września (równonoc jesienna)
Oba bieguny są jednakowo ustawione do Słońca. W związku z tym obie półkule są równomiernie oświetlone. Na równiku Słońce w czasie górowania widziane jest w zenicie. Na całej kuli ziemskiej noc i dzień trwają po 12 godzin (stąd nazwa równonoc wiosenna i równonoc jesienna).

22 czerwca (przesilenie letnie)
Ziemia jest zwrócona w stosunku do Słońca biegunem północnym. W związku z tym półkula północna jest bardziej oświetlona niż południowa. Na Zwrotniku Raka (23*27'N) Słońce w czasie górowania widoczne jest w zenicie. Na półkuli północnej dzień trwa dłużej niż noc (najdłuższy dzień w roku). Między kołem podbiegunowym północnym (66*33'N) a biegunem północnym trwa dzień polarny, na obszarach wokół bieguna południowego trwa noc polarna.

22 grudnia (przesilenie zimowe)
Ziemia jest zwrócona w stosunku do Słońca biegunem południowym. W związku z tym półkula południowa jest bardziej oświetlona niż półkula północna. Na Zwrotniku Koziorożca (23*27'S) Słońce w czasie górowania widoczne jest w zenicie. Na półkuli południowej dzień trwa dłużej niż noc. Między kołem podbiegunowym południowy 7m (66*33'S) a biegunem południowym trwa dzień polarny, na obszarach wokół bieguna trwa noc polarna.

Na Ziemi wraz ze zmianami pór roku zmienia się wysokość Słońca nad widnokręgiem w momencie górowania oraz długość dnia i nocy. Najmniejsze różnice w długości trwania dni i nocy występują na obszarach pomiędzy zwrotnikami. Na równiku przez cały rok dzień i noc trwają po 12 godzin. W umiarkowanych szerokościach geograficznych (np. w Polsce) różnica między najdłuższym a najkrótszym dniem w roku wynosi około 8 godzin. Na biegunach dzień i noc polarna trwają po 6 miesięcy.