Na superfície terrestre muitos são os fenômenos astronômicos que podemos ver e acompanhar. A alternância entre claridade (dia) e escuridão (noite) nos permite estabelecer uma noção de tempo. Em conjunto com essa alternância, podemos correlacioná-la com a posição do Sol no horizonte e o trajeto dele ao longo do céu.
A Terra se inclina em um ângulo de 23,5° e gira ao redor de um linha imaginária que vai do pólo norte ao sul. Dependendo da época do ano, um hemisfério recebe mais luz solar do que o outro, e, portanto, mais calor. As mudanças de temperatura no ano marcam as estações do ano.
A observação do nascimento ou ocaso do Sol na linha de horizonte nos conduz ao seguinte resultado:
Movimento do Sol ao longo da Linha de Horizonte - neste movimento verifica-se que o Sol desloca-se regularmente ao longo do horizonte entre dois extremos máximos, tanto no horizonte do ocaso como no horizonte do nascente. No ocaso solar, observa-se que o Sol desce com uma inclinação à direita e no caso do nascente, verifica-se que a inclinação de descida do Sol está à esquerda.
A regularidade do deslocamento permitiu ao homem definir um intervalo de tempo designado como ano. O intervalo de um ano, corresponde ao Sol sair de sua posição máxima a esquerda passar pelo ponto médio e atingir o extremo máximo a direita para então retornar ao ponto médio e atingir finalmente o ponto máximo a esquerda. Os pontos extremos máximos e o ponto médio são definidos como:
- Solstício: (Do latim: solstitiu = Sol Parado). São correspondentes aos extremos máximos do deslocamento do Sol, o qual inverte o seu sentido de deslocamento, portanto o Sol precisa parar seu movimento para retornar.
- Equinócio: (Do latim: aequinoctiu = noite igual; aequale = igual + nocte = noite). Corresponde ao ponto médio do intervalo de deslocamento, instante no qual o intervalo de duração do período de claridade se iguala ao de escuridão.
Durante o intervalo de um ano temos dois solstícios e dois equinócios. Desse modo é possível dividir o intervalo de um ano em quatro períodos, a saber: Primavera, Verão, Outono e Inverno. Esses períodos são chamados de estações do ano. As estações do ano são consequência das variações da inclinação do eixo da Terra, girando em sua órbita elíptica em torno do sol. Não tem a ver com a distância da Terra ao Sol. Os nomes foram dados em funções das condições climáticas gerais do período dos habitantes das zonas temperadas, tais como:
- Primavera (Do latim: primo vere, no começo do verão). Representa a época primeira, a estação que antecede o Verão.
- Verão (Do latim vulgar: veranum, veranuns tempus, tempo primaveril ou primaveral) Semelhante a vernal, isto é, relativo a primavera. Estação que sucede a Primavera e antecede o Outono.
- Outono (Do latim: autumno). Usualmente conhecida como o tempo da colheita.
- Inverno (Do latim: hibernu, tempus hibernus, tempo hibernal). Associado ao ciclo biológico de alguns animais ao entrar em hibernação e se recolherem durante o período de frio intenso. Estação que sucede o Outono e antecede a Primavera.
Cada uma das estações do ano possui uma data específica que marca o seu início. A partir do deslocamento do Sol, ao longo da linha de horizonte, definiu-se esses quatro instantes como sendo:
- Equinócio de Primavera (22 e 23 de setembro)
- Solstício de Verão (22 e 23 de dezembro)
- Equinócio de Outono (20 e 21 de março)
- Solstício de Inverno (22 e 23 de junho)
As características climáticas de cada região dependem da proximidade de massas oceânicas, elevações montanhosas, planícies, etc, as quais modificam a característica local e global do clima. Um desses fatores, por exemplo é o fenômeno El Niño, que acarreta em mudança climática global decorrente do nível de aquecimento do oceano pacífico e que modifica o fluxo de calor através das correntes marítimas e altera o aquecimento da atmosfera terrestre.
A duração dos períodos de claridade e de escuridão variam desde as latitudes do Equador até os pólos. No Equador a diferença entre o dia e a noite não é tão significativa quanto para um habitante numa latitude próxima dos círculos polares. No entanto, todos percebem que há uma diferença entre dia e noite nos solstícios.
O Sol descreve um Movimento Pendular ao longo da linha de horizonte, ou seja, ele oscila para o norte e para o sul em relação a direção geográfica Leste ou Oeste. Os diferentes arcos de trajeto do Sol ao longo do ano refletem maiores e menores permanências desse astro no céu a cada dia:
- Solstício de Verão - período de claridade mais longo do ano.
- Solstício de Inverno - menor período de claridade do ano.
- Equinócio de Primavera - igual período de claridade e de escuridão.
- Equinócio de Outono - igual período de claridade e de escuridão.