古埃及的农民迫切地期待着一年一次的尼罗河春红，因为几千年以来，他们耕种的时间都是根据春红而定的，一旦洪水褪去，农民们就可以沿着河岸耕种庄稼了。因此古埃及人就预测洪水会在什么时候出现！

大约在公元前3000年，人们注意到每年洪水快来之前，明亮的天狼星会在黎明的天空中升起。埃及人利用这一知识来预测每年的洪水泛滥时间。古埃及是最早研究新兴的国家之一，研究月球行星以及其他天体运动规律的学科则称为天文学。

地球是如何运动的？当太阳和月亮出现在天空并且横穿天际运行时，古代天文学家也对它们的运行进行了研究，地球看起来好像是静止不动的，而太阳和月亮是运动的。其实太阳和月亮之所以看上去是运动的，是因为地球一直在绕着地轴自转，同时也绕着太阳公转。地球以自转和公转两种方式在太空中运动，自转穿过地心和南北两极的一条假想的直线叫做地轴，地球绕着地轴转动叫做自传，白天和黑夜就是由地球绕地轴自转引起的，当地球向东自转时，太阳就从东边升起向西移动，此时地球向着太阳的一面就是白天。

当地球继续向东自转，太阳慢慢西沉，阳光就照不到地球背离太阳的一面，因此那里就是黑夜。地球自转一周需要24个小时。众所周知，白天和黑夜每24小时的一个循环便是一日，公转。地球除了绕地轴自转外，还绕着太阳公转，一个天体围绕另一个天体旋转，叫做公转地球绕着太阳公转的路径，叫做地球公转轨道。地球的公转轨道并不是一个真正的圆，而是一个椭圆。地球绕太阳公转一周便是一年，各种历法，各种不同文化背景的人们根据地球围绕太阳公转一周所花的时间，创立了各种立法。立法是一个组织时间的系统，这个系统定义了年的开始长度以及更小的时间单位。在世界上，古埃及是最早创立立法的国家之一。古埃及天文学家根据天狼星首次出现的时间间隔来确定一年的天数。利用这个方法，他们发现一年有365天，将年再划分成更小的时间，单位也有些困难。早期人们使用月亮运行周期来划分年，从一次满月到下一次满月，大约需要29天半，这样一年中12个，这样的整月加起来就有354天。古埃及人由此创立了这样一种历法，一年有12个月，每个月有30天，多余的五天则不属于任何一个月。罗马人借鉴了365天一年的埃及历法，创立了与现今通用的公历接近的古罗马历。实际上地球围绕太阳旋转一周大约需要365.25天。

罗马人调整了埃及历法，每四年增加一天，这第四年就叫做闰年。在闰年中2月份有29天，而不是通常的28天，使用四年一闰的立法体系，可以确保每年的自然世界发生在每年的同一天，古罗马历每一年仍会有略超过11分钟的偏差。经过几个世纪以后，这些时间积少成多，到了16世纪的时候，春天的开始大约提前了十天。为了纠正这个错误，从1582年中删掉了十天，从而形成了我们今天所使用的公历。

地球的季节，除热带外，地球上的大部分地区都四季分明，冬季春季夏季和秋季，但是却有很大的差别。例如赤道附近就比南北两极要热的多，这是为什么呢？太阳光如何照射地球？如图显示了阳光是怎样照射地球的？注意，在赤道上，阳光是直射的，而离两极跃进，阳光越倾斜。在两极附近，同样多的阳光照射在更大的面积上，这就是赤道附近要比两极附近热得多的原因。

倾斜的地轴，如果地轴与阳光方向垂直，那么一年中各地区的气温会相当稳定，季节变化也就不会有。

地球上季节变化的原因，当地球绕太阳公转时地轴是倾斜的，地轴以竖直方向的夹角为23.5度，当地球绕太阳公转时，地轴的一端在一年中时而远离太阳倾斜，时而面向太阳倾斜。

实际上，夏季与冬季是不受地球与太阳距离变化影响的。当北半球处于夏季时，地球与太阳之间的距离正好最大。

白昼要比黑夜长。由于阳光直射北半球，且日照时间又长，其投向北半球地面的热量要比一年中的其他任何时间都要多。这时的北半球正处于炎热的夏季，与此同时在赤道以南的其他地方，太阳光是斜射的，能量会分散照射到更宽广的区域。太阳在天空中的位置很低，白天要比夜晚短，阳光斜射，南半球且日照时间又短，因此投向南半球地面的热量要比一年中的其他任何时间都要少。

这时的南半球正处于寒冷的冬季，12月的地球在12月份，南半球的人们享有最多的直射阳光。那儿正值夏季，同时北半球的太阳光是斜射的，有日照的时间比较短，北半球正处冬季，至每年都会有两天时间，太阳会到达离赤道以北或者以南最远的地方，这两天被称为至日。太阳处于赤道以北最远的木工的那一天，就是北半球的夏至，也是南半球的冬至。北半球的夏至大约发生在每年的6月21日，在这一天北半球的白昼最长，南半球的白昼最短。与此类似，在12月21日，太阳到达赤道以南最远的地方，这一天就是北半球的冬至，也是南半球的夏至，在冬至和夏至的正中央时刻，南北半球受到等量的太阳照射。在这两天中，白天和夜晚时间一样承载分日地球上任何一个地方的白昼和夜晚都大约是12个小时。北半球的春分出现在每年的3月21日前后，它标志着春天的到来。北半球的秋分一般出现在9月22日前后，它标志着秋天的到来。