هر سال خورشيد در اول تيرماه به انقلاب تابستاني مي رسد. يعني به بيشترين فاصله ي زاويه اي از دايره البروج، به طوري كه خورشيد در لحظه ظهر شرعي بيشترين ارتفاع را از افق نسبت به روزهاي ديگر سال دارد. تمام سايه ها در لحظه ي ظهر شرعي به كوتاه ترين اندازه ي ممكن در آن منطقه در طول سال مي رسند و آن روز بلندترين روز سال است. اما چرا اين گونه است؟

بگذاريد كمي به گذشته برويم. جام جهاني پارسال را به خاطر بياوريد كه در كشور آفريقاي جنوبي برگزار شد. اين دوره بازي ها حد فاصل 21 خرداد تا 20 تير در جريان بود اما مردم با كمال تعجب از طريق رسانه ها مي شنيدند كه هواي آفريقا بسيار سرد است. حتي حسن كامراني فر كمك داور كشورمان در اين بازي ها در مصاحبه اي گفته بود: "هوا در آفريقاي جنوبي سرد است و اين سردي در شب ها كمي آزار دهنده مي شود." در آن زمان براي بسياري اين سوال پيش آمد كه اگر اينجا فصل تابستان است پس چرا در آفريقا هوا سرد است؟

فصول در نيمكره شمالي و جنوبي زمين برعكس يكديگر هستند. بدين معني كه وقتي در نيمكره شمالي تابستان است، نيمكره جنوبي در فصل زمستان به سر مي برد. پس تصور عامه مردم كه گمان مي كنند تغيير فصول در اثر دور و نزديك شدن به خورشيد به وجود مي آيد اشتباه است. چراكه اگر چنين بود بايد در هر زمان، كل كره زمين در يك فصل قرار داشت كه مي دانيم اين گونه نيست.

در واقع تمام اين فعل و انفعالات زير سر محور زمين است كه مقداري كج است!  اين كج بودن تعيين مي كند كه نور خورشيد چگونه به زمين برسد و هر بخشي از زمين چه مدت زير تابش خورشيد باشد.

همان طور كه مي دانيم محور زمين نسبت به صفحه اي كه خورشيد و زمين در آن قرار دارند در حدود بيست و سه و نيم درجه انحنا دارد. چرخش انتقالي زمين به همراه اين انحنا باعث مي شوند در طول سال ميزان و جهت تابش خورشيد به مناطق مختلف زمين تغيير كند. تغيير در ميزان و جهت تابش خورشيد باعث به وجود آمدن فصول مي شود .

در اواخر زمستان و اوايل بهار طول روز و شب تقريبا با هم برابر هستند بعد از آن كم كم روزها بلندتر مي شوند تا جايي كه اواخر خرداد و اوايل تير شاهد بلدترين روزها هستيم. سپس طول روزها آرام آرام كم مي شود تا در اواخر شهريور و اوايل مهر مدت زمان روز و شب و دوباره برابر مي شود. از اين زمان طول روز شروع به كم شدن مي كند تا در اواخر آذر و اوايل دي شاهد كوتاه ترين روزهاي سال و بلندترين شب هاي سال هستيم. از اين زمان دوباره روزها بلند مي شوند و اين چرخه همين طور ادامه پيدا مي كند.

انفلاب تابستاني: اول تير كه بلندترين روز سال است.

اعتدال پاييزي: اول مهر كه طول روز و شب برابر است.

انقلاب زمستاني: اول دي كه كوتاه ترين روز سال است.  

از اوايل فروردين تا اواخر شهريور، نيم كره شمالي رو به خورشيد قرار مي گيرد و خورشيد با زاويه عمود تري به سطح نيمكره شمالي مي تابد. يعني مقدار انرژي اي كه هر متر مربع از اين بخش زمين دريافت مي كند بيشتر مي شود. همچنين در اين وضعيت طول روز بلندتر است.

 در تابستان نيمكره شمالي، خورشيد در حد مدار 23.5 شمالي يعني مدار راس السرطان به حالت عمودي مي تابد و دايره روشني قطب شمال را در بر گيرد ولي قطب جنوب در تاريكي به سر مي برد. در زمستان وضع برعكس است. خورشيد در اوج خود در حد مدار 23.5 جنوب خط استوا به حالت عمودي بر زمين مي‌تابد. دايره روشني قطب جنوب را روشن مي‌كند و قطب شمال در تاريكي فرو مي‌رود و خورشيد در نيمكره شمالي در افق پائين ظاهر مي‌شود ولي در نيمكره جنوبي در افق بالاست.

منبع: تبيان