Пояснения. Земля участвует минимум в двух движениях, в результате которых меняется видимое положение звёзд на небесной сфере.
Земля совершает один оборот вокруг Солнца за один год (точнее за 365 суток 4 часа 44 секунды).
Кроме того Земля вращается вокруг своей оси, делая за сутки один оборот, при этом её ось вращения наклонена к плоскости земной орбиты на угол 66° 27' (см. рис. справа).
Примечание. Масштабы орбит, размеры планет и скорости вращения на нашем рисунке не соблюдены в угоду наглядности.
Смена времён года. Для всякого вращающегося тела должны соблюдаться законы физики, в частности закон сохранения момента количества движения. Его следствием является то, что при отсутствии внешних воздействий направление оси вращения обязано сохраняться неизменным, что мы и видим на рис. справа. Земная ось в настоящее время направлена в точку, близкую к Полярной звезде. Проследите этот факт на нашем рисунке!
В результате этого наклон солнечных лучей к земной поверхности меняется в течение года на ±23° 33'. Это весьма существенная величина. В зимние для северного полушария месяцы (12-й, 1-й, 2-й) днём видимое положение Солнца над горизонтом не высокое, земная поверхность получает мало солнечного тепла, температура земной поверхности не высока.
В летние месяцы (6-й, 7-й, 8-й) мы видим днём Солнце высоко над горизонтом, земная поверхность получает много тепла, температура воздуха заметно выше, чем зимой.
Одновременно с этим в южном полушарии происходит всё наоборот. В месяцы 1,2,3 земная поверхность получает здесь днём много тепла, в южном полушарии лето, а в месяцы 6,7,8 земная поверхность получает меньше тепла, и в южном полушарии зима.
Мы видим также, что в зимние для северного полушария месяцы Земля находится несколько ближе к Солнцу, чем летом, но эта разница в положении Земли не столь существенно сказывается на температуре воздуха, как изменение наклона солнечных лучей.
Прецессия земной оси. Земная ось сохраняла бы своё направление неизменным, если бы не внешние силы. Такие гравитационные силы действуют со стороны Луны и планет солнечной системы. Они приводят к тому, что земная ось лишь приблизительно сохраняет своё направление, совершая небольшие колебательные движения в пространстве.
Годичные изменения положения звёзд. Вид неба определяется тем, что видит человек над своей головой, иначе, положением точки Зенита. При суточном вращении Земли вокруг своей оси вид неба над головой наблюдателя всё время меняется. Сами звёзды, оставаясь на месте относительно друг друга, как видно на рисунке, - для наблюдателя, находяшегося на Земле, совершают движение по концентрическим окружностям вокруг Оси мира. Представьте себя, стоящими на нашем вращающемся шарике, что и как вы будете видеть на небе.
При годичном перемещении Земли вокруг Солнца изменение вида неба для земного наблюдателя обусловлено тем, что звёзды мы видим только ночью, а при полугодичном перемещении Солнце на Землю начинает светиить с другой от неё стороны. Те звёзды, которые мы видели ночью зимой, летом являются нам днём, а летней ночью становятся видны те, которые в Зените были зимним днём, и наоборот. Проследите это обстоятельство на нашем анимированном рисунке, и вы избавите себя от заблуждения, что будто бы зимой и летом небо разное от того, что земная ось меняет своё положение среди звёзд. Не меняет! Меняет своё положение Солнце по отношению к Земле.