Se llama estación a cada una de las cuatro divisiones del año, determinadas por la posición que ocupa el Sol en la Eclíptica y a las que corresponde un tiempo meteorológico característico. Las estaciones varían su inicio porque el aņo civil dura 365 o 366 días mientras el aņo astronómico dura 365,2422 días.
La sucesión de las estaciones no se debe como podría creerse, al hecho de que en su movimiento elíptico la Tierra se aleja y acerca al Sol, lo cual aunque influye solo causa efectos secundarios. La causa principal es la inclinación del eje sobre el cual gira el globo terrestre . Este eje se halla siempre orientado en la misma dirección (salvo fenómeno de la precesión) y por tanto los hemisferios boreal y austral son desigualmente iluminadas por el sol. Cada 6 meses la situación se invierte. Si el eje de la Tierra no estuviese inclinado respecto a la Eclíptica , el Sol se hallaría todo el año sobre el ecuador; culminaría todos los días del año a la misma altura sobre el horizonte, que seria igual a la misma latitud N y S, y tanto menor cuanto mayor fuese la latitud h=90-lat . En suma no habría estaciones. En realidad el plano de la eclíptica en el cual se mueve aparentemente el sol forma un ángulo de 23°26' con el plano del ecuador. Por consiguiente este astro solo puede hallarse en el cenit de un observador ecuatorial cuando pasa por la intersección de ambos planos, línea de los equinoccios, lo cual ocurre 20, 21 de Marzo cuando el Sol pasa del hemisferio sur al norte, y el 22, 23 Septiembre cuando pasa del norte al sur. Entre esos dos momentos, el ida 22, 23 de Junio el Sol alcanza en el hemisferio boreal su máxima declinación (distancia angular al ecuador) lo cual ocurrirá para el hemisferio sur el 21, 22 diciembre. El día que el Sol cruza el ecuador, el movimiento de rotación de la Tierra le hace describir aparentemente una trayectoria ecuatorial, estando 12h por arriba del horizonte y 12 por debajo en cualquier latitud . Si es Marzo a partir de esa fecha el sol culmina mas alto en los lugares del h. norte y cada vez mas bajo sobre el hemisferio sur . Los días se alargan en el norte y acortan en el sur . Por si fuese poco los rayos solares caen cada vez mas perpendiculares en el norte y mas rasantes en el sur . La consecuencia de este proceso es un calentamiento primaveral del norte y un enfriamiento otoñal del sur lo cual prosigue hasta el 22 de junio.
En esta fecha el Sol pasa por el solsticio de verano y se inicia en el Norte ese estación mientras en el Sur comienza el invierno.
El sol ese día alcanza en el hemisferio norte su máxima altura sobre el horizonte alcanzando al mediodía el cenit en el Trópico de Cáncer , es decir el paralelo 23°27'N. Todas las regiones situadas a latitud mayor que 66°33'N (correspondientes al circulo polar Ártico) reciben permanentemente la luz del Sol. En el resto del hemisferio los días son los mas largos y las noches las mas cortas. En el hemisferio austral por el contrario la situación es totalmente la contraria , es invierno , los días cortos y las noches largas ,en el círculo polar Antártico es noche permanente.
A partir de esa fecha , la declinación solar disminuye y en consecuencia el sol culmina cada vez a menor altura en el Norte y a mayor altura en el Sur. El 22, 23 de Septiembre el sol vuelve a estar en el Ecuador y los días y las noches duran igual en los dos hemisferios. Las temperaturas en el norte han ido bajando y subiendo en el sur. Al llegar el 21 de Diciembre entra el invierno en el hemisferio boreal y el verano en el austral produciéndose la situación inversa a la del 21 de junio.
Por último se llega al 21 marzo donde comienza de nuevo el ciclo anual.
Este ciclo presenta ciertas irregularidades inherentes a la órbita terrestre que es una elipse con el sol ocupando uno de los focos.
Actualmente la línea de los solsticios forma con el eje mayor de la elipse un ángulo de 10°, la línea de los solsticios y la de los equinoccios dividen a la elipse en 4 zonas, correspondientes a las estaciones. Por la 2° ley de Kepler la velocidad areolar de la Tierra en su giro alrededor del sol es constante luego áreas mas grandes significa que las correspondientes estaciones tienen mayor duración. Esta es la causa de que las estaciones tengan duración diferente:
| PRIMAVERA BOREAL= OTOÑO AUSTRAL | 92 DÍAS 20 HORAS |
| VERANO BOREAL= INVIERNO AUSTRAL | 93 DÍAS 15 HORAS |
| OTOÑO BOREAL= PRIMAVERA AUSTRAL | 89 DÍAS 19 HORAS |
| INVIERNO BOREAL= VERANO AUSTRAL | 89 DÍAS 0 HORAS |
Por consiguiente el hemisferio boreal se beneficia de una mayor duración de la insolación en primavera y verano. Este fenómeno se encuentra parcialmente compensado por el hecho de que la Tierra alcanza su máximo acercamiento al sol el 3,4 Enero cuando el hemisferio sur es verano . En definitiva el hemisferio norte recibe un 7% de insolación mas que el sur gozando aunque en escasa proporción de inviernos menos fríos y veranos menos calurosos que el Sur. La situación esta también compensada por otro hecho no astronómico , los mares mas abundantes en el Sur que en el Norte acumulan calorías durante el verano y las ceden durante el invierno por intermedio de la atmósfera, gracias a ellos los inviernos son menos crudos y los veranos menos tórridos.
Se calcula el comienzo de las estaciones usando las siguientes fórmulas:
Equinoccio primavera del año Y:
JD# = 1721139.2855# +365.2421376#*Y +.067919*(Y/1000)^2
-.0027879*(Y/1000)^3
Solsticio de verano del año Y:
JD# =1721233.2486# +365.2417284#*Y -.053018*(Y/1000)^2
+.009332*(Y/1000)^3
Equinoccio otoño del año Y:
JD# =1721325.6978# +365.2425055#*Y -.126689*(Y/1000)^2
+.0019401*(Y/1000)^3
Solsticio de invierno del año Y:
JD# =1721414.392# +365.2428898#*Y -.010965*(Y/1000)^2
-8.488501E-03*(Y/1000)^3
Luego hay que convertir la fecha juliana al calendario gregoriano. Restando las fechas julianas se obtiene la duración de las estaciones, excepción hecha de la duración del invierno; para obtener esta última se suma la cantidad aproximada de la duración del año trópico 365.2422 al comienzo de la Primavera del año Y obteniendo la del año Y+1 y se resta del comienzo del invierno. Hay un programa en Basic para calcular los instantes de inicio de las estaciones.
NOTA: Hay otro método que usa la ley de las ÁREAS para obtener las distintas duraciones de las estaciones.