目前的黄赤交角是23°26′。地轴同轨道平面斜交的角度为90°-23°26′=66°34′，并且地轴在宇宙空间的方向不因季节而变化。因此，在地球绕日公转过程中，太阳有时直射在北半球，有时直射在南半球，有时直射在赤道上。太阳直射的范围最北是北纬23°26′，最南是南纬23°26′。当太阳直射在北纬23°26′时，就是北半球的夏至日（6月22日前后）。以后，太阳直射点南移。到了9月23日前后，太阳直射在赤道上。这一天是北半球的秋分日。12月22日前后，太阳直射在南纬23°26′。这一天是北半球的冬至日。以后，太阳直射点北返，当3月21日前后太阳再次直射在赤道的这一天，是北半球的春分日。6月22日前后又直射到北纬23°26′。这样，地球以一年为周期绕太阳运转，太阳直射点相应地在南北回归线间往返移动。
由于黄赤交角的存在，地球绕日公转过程中引起正午太阳高度、昼夜长短的周年变化，从而在地球上产生了四季的更替。
太阳光线相对地平面的交角（即太阳在当地的仰角），叫做太阳高度角，简称太阳高度。在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，高度是0°。太阳直射点南北移动，引起正午太阳高度的变化。
正午太阳高度就是一日内最大的太阳高度；它的大小是随纬度不同和季节变化而有规律地变化着。太阳高度就纬度分布而言，春秋二分，由赤道向南北两方降低。6月22日，由北回归线向南北两方降低；12月22日，由南回归线向南北两方降低。就季节变化而言，在北回归线以北的纬度带，每年6月22日前后，正午太阳高度达最大值；每年12月22日前后达最小值。在南回归线以南的纬度带，情况正好相反。在南北回归线之间各地，每年两次受到太阳直射。
晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。由于黄赤交角的存在，除了在赤道上和春秋分日外，各地的昼弧长、夜弧短，则白天长，黑夜短；反之，则黑夜长，白昼短。
3月21日（北半球春分日）至9月23日（北半球秋分日）是北半球的夏半年。那时，太阳直射北半球，北半球各纬度，昼弧大于夜弧，昼长大于夜长。纬度越高，昼越长，夜越短；北极四周，太阳整日不落，叫做极昼现象；南半球则反之。其中6月22日是北半球的夏至日。这一天，北半球昼最长，夜最短，北极圈（北纬66°34’）以北，到处出现极昼现象；南半球则反之。
9月23日至次年3月21日，是北半球的冬半年。那时，太阳直射南半球，北半球到处是昼短夜长。纬度越高，昼越短，夜越长；北极四周，有极夜现象。南半球则反之。其中12月22日是北半球的冬至日。这一天，北半球昼最短，夜最长，北极圈以内，到处出现极夜现象；南半球则反之。
在每年3月21日和9月23日，太阳直射赤道，全球各地昼夜等长，各为12时。
地球上的季节变比，从天文现象来看，是昼夜长短和太阳高度的季节变化，这种变化决定于太阳直射点在纬度上的周年变化。从天文含义看四季，夏季就是一年内白昼最长、太阳最高的季节；冬季就是一年内白昼最短、太阳最低的季节；春秋二季就是冬夏两季的过渡季节。我国传统上以立春（2月4日或5日）、立夏（5月5日或6日）、立秋（8月7日或8日）、立冬（11月7日或8日）为起点来划分四季。但是，各地实际气候的递变与此并不一定符合。我国大部分地方立春时，在气候上正处于隆冬；立秋时，在气候上还处于炎夏。为了使气候与季节相结合，气候统计工作一般把3、4、5三个月划为春季；6、7、8三个月划为夏季；9、10、11三个月划为秋季；12、1、2三个月划为冬季。
地球的内部结构
随着科技的发展，目前的探测器已经可以遨游太阳系外层空间，但对人类脚下的地球内部却鞭长莫及。现在世界上最深的钻孔也不过12公里，连地壳都没有穿透。科学家只能通过研究地震波、地磁波和火山爆发来揭示地球内部的秘密。一般认为地球内部有四个同心球层：内核、外核、地幔和地壳。
实际上，地壳是由多组断裂的，大小不等的块体组成的，厚度并不均匀。大陆地壳平均厚约30多公里，海洋地壳仅5～8公里。地壳上层为花岗岩层，主要由硅—铝氧化物构成；下层为玄武岩层，主要由硅—镁氧化物构成。理论上认为地壳内的温度和压力随深度增加，每深入100米温度升高1℃。近年的钻探结果表明，在深达3公里以上时，每深入100米温度升高2．5℃，到11公里深处温度已达200℃。
现在所知的地壳岩石年龄绝大多数小于20多亿年，即使最古老的石头——丹麦格陵兰的岩石也只有39亿年；而天文学家考证地球大约已有46亿年的历史，这说明地球壳层的岩石并非地球的原始壳层，是以后由地球内部的物质通过火山活动和造山活动构成的。
地幔厚度约2900公里，主要由致密的造岩物质构成，是地球的主体。地幔分成上地幔和下地幔。一般认为上地幔顶部存在一个软流层，推测是由于放射元素大量集中，蜕变放热，将岩石熔融后造成的，可能是岩浆的发源地。
下地幔压力、温度和密度均增大，物质呈可塑性固态。
地核的平均厚度约3400公里，外核呈液态，可流动。内核是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成。中心密度为每立方厘米13克，温度最高可达5000℃左右，压力最大可达370万个大气压。
最近，美国一些科学家用实验方法推算出地幔与外核交界处的温度高于3500℃，外核与内核交界处温度为6300℃，核心温度约6600℃。
地球的磁层
地球磁场是偶极型的，相当于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的N极大体上对着南极而产生的磁场形状。当然，地球中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，形成一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于地面600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约1000公里。中性片将磁尾分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径的范围里，充满了密度较大的等离子体，这一区域称作等离子体片。当太阳活动剧烈时，等离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力线向地球极区沉降，于是便出现了千姿百态、绚丽多彩的极光。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。
波阵面与磁层顶之间的过渡区叫磁鞘，厚度为3～4个地球半径。
地球磁层是一个极其复杂的问题，其中的物理机制有待于深入研究。磁层这一概念近来已从地球扩展到其他行星。有人甚至认为中子星和活动星系核也具有磁层特征。
大气圈
地球的“大气圈”位于地壳外部的广阔空间，即人们常说的地球的外衣。谁都知道，作为地球环境要素之一的大气，是各种生命不可须臾缺少的东西。但你可曾知道，如今的大气，早已不是原来的大气了，而是至少经过两次“更新”之后的第三代大气。
如今笼罩着地球的大气的厚度在3000公里左右，通常称之为大气层或大气圈。它的总质量并不大，仅相当于地壳总质量的0．05％。大气圈的结构自下而上依次为对流层、平流层、中间层、热层和外层。
对流层是从海平面到18公里高空，它占大气总量的80％。对流层里气象万千，冷热空气上下对流，兴云造雨，下雪降霜，电闪雷鸣都在这里发生。
平流层处于对流层顶到50～55公里的高空。此处空气稀薄，水汽和尘埃含量极少，很少有天气现象，气流平稳，是高速喷气机最理想的飞行区域，平流层中含有大量臭氧，因此又得名“臭氧层”。它能吸收太阳辐射中90％的紫外线，像地球的贴身“防弹衣”一样，使地面生命免遭紫外线伤害。
中间层是从平流层顶到80～85公里的高空。它负责吸收太阳的远紫外线和X射线，使大气中的氧和氮分子离解成原子和离子。这一层的温度随高度增加而降低。
热层是从中间层顶到500公里处的高空。这一层的温度很高，气温昼夜变化很大。
外层500公里以外的高空，是地球大气层向星际空间过渡的区域，它有两条辐射带和一个磁层。磁层在5～7万公里的高处，它是地球大气的最外层，它像一道挡风的钢铁长城，保护地球生物免受太阳风的致命打击。
在50～1000公里处有一个电离层，分为D、E、F1、F2四层，里边的气体基本都是电离的。地球上的短波无线通讯都靠电离层的反射。80～500公里区域，电离密度较小，有美丽的北极光出现。
从成分上说，大气是一种的混合物。它由不同成分的、性质和功能的物质以适当比例相配备，为有机世界的生存和发展，提供了有利的条件。
然而，地球的早期大气却完全不是这样的。
地球从星云演化而来，而星云的主要成分是氢和氦。由此可知，地球的第一代大气是以氢和氦为主的。不过，地球在形成之初，由于其体积还很小，没有足够的重力把这些气体挽留在自己周围。因此，最初的地球无法拥有大量的气体。有如现在的月球或小行星那样。后来，随着地球不断吸引和兼并它周围的固体颗粒，体积和质量不断增大，地球的引力也不断增大，并可以把原始的气体吸引在自己周围，便形成了以氢、氦为主的第一代大气。这些大气分子很轻，在阳光照射下异常活跃，因此很容易逃逸出地球。
随着地球的进一步增长，及地球内部温度的升高，在地球内部圈层分化的同时，不断有气体从地球的内部产生出来，这就是地球的第二代大气。其主要成分可能是水（H2O）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）和氨（NH3），此时还没有动植物呼吸所必需的游离氧。第二代大气产生于火山喷发或从地球物质中渗出，人们将某些陨石上所发现的气体和当今火山喷发产生的气体成分相对照，充分证实了这一点。
第二代大气演化成现代大气的过程比较复杂，但在演化过程中起关键作用的是绿色植物。因为绿色植物通过光合作用能够吸收二氧化碳，释放出游离氧，从而把还原大气变成氧化大气，改变了第二代大气的成分。
距今30亿年以前，地球上出现了原始的低等植物——蓝绿藻。这是地球大气由还原大气变成氧化大气的关键性事件。在距今6亿年以前，绿色植物在海洋中得到大量繁殖与发展，并占据优势。在距今4亿年以前，绿色植物开始在陆地上出现，这使得在大气中的游离氧不断增多。同时，还原大气的氧化过程被加速。在氧化过程中，一氧化碳逐渐转变成二氧化碳；甲烷逐渐成为二氧化碳和水；氨逐渐转变成水汽和氮。很明显，这时的大气还不是氧化大气，而是以二氧化碳逐渐占据优势的大气。只是由于绿色植物光合作用的持续作用，大气中的二氧化碳才得以日益减少，而游离氧日益增多。有人估计，当大气中游离氧达到现代大气氧的1％的时候，就可能出现有效的臭氧层。它对太阳紫外线起屏障作用，可保护地球上生命免遭紫外线伤害。游离氧是生物发展的产物，它又反过来促进生物界的发展。
大气中氮气的增多，除了与游离氧有关外，还受生物的发展的影响。生物在其生存期间，需吸收环境中含氮化合物，在体内合成蛋白质等复杂的有机物。当动物及其排泄物腐烂时，蛋白质一部分转变为氨和铵盐，另一部分直接转变为氮；氨在游离氧的作用下又释放出氮。由于氮的化学性质不活泼，在常温下不与其他元素结合，所以它在大气中会越积越多，终于成为大气的主要成分。
总之，在绿色植物的光合作用下，由于二氧化碳不断减少而氧、氮不断积累，终于使得地球的第二代大气演化成了现代的第三代大气。