地轴指向北极星
地球绕自转轴的旋转称为“地球自转”。自转轴比较稳定地指向北天极，自转一周约23小时56分，称为一个恒星日。由于潮汐摩擦，地球在100年内自转大约减慢2毫秒。地球自转方向自西向东，从北极上空看是逆时针旋转的。天体的东升西落和地球的昼夜更替现象就是这种自转产生的结果。
地球在轨道上绕太阳的运动叫做公转，公转的方向自西向东。地球的轨道是一个接近圆形的椭圆，太阳位于椭圆的焦点上。每年的1月初，地球运行到离太阳最近的一个点，称为“近日点”，在这个点上地球距离太阳1.47亿千米，在近日点地球运行会快一些。7月初，地球运行到离太阳最远的一个点，称为“远日点”，地球距离太阳1.52亿千米，在远日点地球运行会慢一些。地球绕太阳公转一周为1年，约365.25天。地球自转平面是赤道平面，公转轨道面为黄道面，两者构成一个23度27分的“黄赤交角”，相交的两个点为春分点和秋分点。地球自转轴垂直于赤道平面，与黄道面形成66度33分的交角，所以地球是歪着身子围绕太阳公转。
由于地球是歪着身子在黄道面上运行，在一年中不同的时间，南半球和北半球受到的阳光照射也不相等，阳光照射最多的半球是夏季，阳光照射最少的半球是冬季，其它是春秋二季。春秋二季是过渡季节，这时阳光直射赤道附近的区域，南北两个半球阳光照射情况相当。每年3月21日左右，当阳光直射点从赤道以南移向赤道以北时，就为春分季节，北半球是温暖的春天，昼夜相等，南半球则是秋天。阳光直射点继续北移，北半球越来越热，白昼时间延长，夜晚时间缩短，而南半球情况正好相反。每年6月22日左右，当阳光直射北纬23度27分的北回归线上时，就为夏至，北半球是夏天，白昼最长，而南半球却是严冬，夜晚最长。
夏至以后，阳光直射点又转向南移，北半球白昼变短夜晚变长，南半球反之；每年9月23日左右，当阳光直射南移到赤道时，就为秋分，北半球进入秋天，南半球则是春天，昼夜相等。秋分之后，阳光直射南半球，并且继续南移，北半球白昼缩短夜晚延长，南半球相反。每年12月22日左右，阳光直射南纬23度27分的南回归线，就为冬至，这是南半球是炎热的夏季，昼长夜短；北半球是寒冷的冬季，昼短夜长。冬至以后，阳光直射点又转向北移，直到又北移至赤道时，就完成了一个周期，这就是一年春夏秋冬四季的成因。
二十四节气是我国历法特有的内容。我国的农历是阴阳合历，既用月亮的圆缺变化周期作为计算单位，又用地球公转一周来计量年，为了充分反映季节和气候变化情况，古代天文学家早在西周及春秋时代用“土圭”测太阳影子确定了春分、夏至、秋分、冬至，并根据一年内太阳在黄道上的位置变化和引起的气候变化，将全年分为二十四等份，每个等份一个名字，这就是二十四节气，分别为：立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。这二十四个节气分列在12个月里，两个节气间隔约为半个月。太阳沿着黄道运行一圈为360度，每15度对应二十四节气中的一个。这就是我国二十四节气的由来。
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