Chỉ những người sống ở vùng ôn đới ở phía trên và dưới xích đạo - ví dụ như châu Âu, phần trên Bắc Mỹ, phần dưới Nam Mỹ, các tiểu bang phía nam nước Úc… - nơi mà các nhà địa lý học gọi là vùng vĩ độ trung tâm (Mid-latitude), mới có thể tận hưởng đầy đủ cả bốn mùa.
Nếu sống ở vùng nhiệt đới gần đường xích đạo (ví dụ như Việt Nam và các quốc gia Đông Nam Á láng giềng), thông thường một năm chỉ có hai mùa là biến thể của mùa hè: mùa mưa và mùa khô.
Ở các vùng cận Bắc cực và Nam cực một năm cũng chỉ có hai mùa: sáu tháng mùa đông (lạnh tê tái và thường chìm trong bóng tối) và tiếp đó là sáu tháng mùa hè (không lạnh như mùa đông và hầu hết thời gian trong ngày có ánh nắng mặt trời).
Tuy nhiên, dù là có bốn mùa hay hai mùa, dù là lạnh giá hay nóng nực ở khu vực nhiệt đới hoặc khí hậu ôn hòa, cơ sở phân chia bốn mùa là dựa vào hiện tượng Trái đất quay quanh một góc khá cố định so với mặt trời. Góc quay này xác định lượng nhiệt và ánh sáng mặt trời chiếu xuống mặt đất vào các thời điểm khác nhau trong năm.
Hành tinh không phẳng
Chuyện lầm tưởng Trái đất phẳng đã ‘xưa rồi Diễm’, ngày nay cơ sở mối quan hệ giữa địa cầu và Mặt trời được các nhà khoa học hiểu khá tường tận cũng như kiến thức cơ bản về việc trái đất quay xung quanh Mặt trời đã trở thành phổ thông.
Hàng ngày, Trái đất quay một vòng quanh mặt trời, giống như xiên thịt nướng Kebap của người Thổ Nhĩ Kỳ vậy. Mỗi năm, Trái đất hoàn thành một chu kỳ quay xung quanh mặt trời.
Tuy nhiên, khác với món thịt nướng Kebap, Trái đất không quay theo trục thẳng đứng. Do một vài vụ va chạm trong quá trình hình thành thuở xưa, Trái đất nghiêng theo góc 23,5 độ.
Độ nghiêng này được duy trì trong chu kỳ quay của Trái đất xung quanh mặt trời. Vì vậy, các vùng khác nhau trên Trái đất tiếp xúc trực tiếp với mặt trời trong quãng thời gian có ánh sáng ban ngày vào các thời điểm khác nhau. Mặt trời rõ ràng chiếu sáng và truyền nhiệt mạnh hơn đến những vùng trên Trái đất được tiếp xúc trực tiếp.
Các nước ở phía Nam bán cầu như nước Úc có mùa hè khi Trái đất cách xa Mặt trời, vào khoảng thời gian cuối năm.
Vào mùa hè, ngày dài hơn do thời gian tiếp xúc với Mặt trời dài hơn. Nhiệt độ mùa hè cũng cao hơn bởi khu vực đang trong thời điểm mùa hè tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, chịu tác động của những tia sáng có lượng nhiệt cao hơn so với vị trí tiếp xúc với ánh sáng mặt trời theo góc nghiêng. (Hiện tượng này giống như mũi và vai chúng ta sẽ bị ‘cháy nắng’ trước nếu đứng dưới ánh nắng mặt trời).
Ánh sáng và nhiệt lượng tăng tới đỉnh điểm vào khoảng ngày 22/12 ở Nam bán cầu. Đó là ‘ngày dài nhất trong năm’, tức ngày hạ chí.
Điều lý thú là trong khi người dân ở phía Nam bán cầu đang tận hưởng Giáng sinh trong nắng nóng thì những người sống ở Bắc bán cầu lại đi mua sắm Giáng sinh trong giá rét. Khu vực này đang cách xa Mặt trời, lượng nhiệt và ánh sáng chiếu xuống mặt đất lan tỏa trong một khu vực lớn nên nhiệt độ không thể tăng cao. Thời gian có ánh nắng mặt trời vào ban ngày dĩ nhiên cũng rất ngắn.
Sáu tháng sau, thời tiết thay đổi khi mặt trời hoàn thành được nửa chu kỳ quay quanh quỹ đạo mặt trời. Trái đất luôn quay theo một hướng nhưng tại thời điểm này, nó nằm ở vị trí ngược lại so với mặt trời, nghĩa là vùng phía Bắc bán cầu tiếp xúc trực tiếp và thu nhận lượng nhiệt và ánh sáng từ mặt trời. Ngày hạ chí (ngày dài nhất) ở phía Bắc lại trùng hợp với ngày đông chí ở Nam bán cầu (ngày 22/6).
Tóm lại, góc nghiêng của Trái đất kết hợp với quỹ đạo quanh mặt trời là nguyên nhân gây ra sự khác biệt về nhiệt độ giữa mùa hè và mùa đông. Còn mùa thu và mùa xuân là hai thời điểm trung hòa giữa hai thái cực mùa trên Trái đất. Trong những thời điểm xuân và thu trong năm, Trái đất không đối diện gần nhất hoặc cách xa mặt trời nhất mà nằm ở khoảng cách giữa hai thái cực.
Thậm chí vào các mùa trong năm cũng có những thái cực riêng. Có hai ngày trong năm, Trái đất quay phía bên mặt trời, nghĩa là không vùng nào trên Trái đất tiếp xúc trực tiếp hay hoàn toàn không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Khi hiện tượng này xảy ra, khoảng thời gian ngày và đêm tương đương với nhau ở mọi khu vực trên trái đất (chỉ chênh nhau một vài phút).
Hai ngày này là ngày 22/3 và 22/9, giúp mọi người có thể tưởng tượng đến cuộc sống ở vùng xích đạo, nơi ngày và đêm tương đương với nhau.
Mùa thu và mùa xuân phát đi những tín hiệu biến đổi của cây cối và vạn vật để chuẩn bị tiến tới thái cực mùa tiếp theo nhưng như đã nói ở phần đầu bài, hai mùa này chỉ xuất hiện ở khu vực vĩ tuyến trung tâm. Vùng nhiệt đới (tropic) và vùng gần cực (arctic và antarctic) có thời tiết hoàn toàn khác.
Hai mùa trong năm
Xét về nhiệt độ, một số vùng gần hai cực luôn có thời tiết lạnh giá trong khi ở vùng nhiệt đới thời tiết lại quá nóng. Những nơi này thậm chí có thể được coi là chỉ có một mùa.
Ngay cả vào ngày ấm nhất ở vùng gần cực, nhiệt độ cũng chỉ tương đương với nhiệt độ mùa đông ở những khu vực khác bởi ánh sáng chiếu tới vùng này của Trái đất theo một góc rất nhỏ và không thể truyền nhiệt. Các vùng gần cực này cũng không thể hi vọng được hưởng một làn gió ấm từ phía trên bởi bất cứ làn gió nào thổi tới vùng này cũng phải đi qua những vùng đại dương đóng băng.
Ở những khu vực xa vùng cực hơn, khí hậu có thể ấm hơn đôi chút bởi gió thổi tới khu vực này không phải đi qua quá nhiều băng tuyết. Tuy nhiên, ở khu vực này hiếm khi có nhiệt độ ôn hòa.
Vùng nhiệt đới phải chịu nóng hầu như quanh năm bởi hai vùng này hoặc là nghiêng về phía mặt trời hoặc cách xa mặt trời. Khu vực này nằm sát với xích đạo nên luôn thu nhận trực tiếp nhiệt và ánh sáng từ mặt trời.
Mặc dù khác biệt nhau như vậy song vùng cực và vùng nhiệt đới đều có hai mùa rõ rệt. Ở vùng cực, sự khác biệt chính là lượng ánh sáng mặt trời. Ví dụ ở mùa hè, vùng cực quay theo góc hướng về mặt trời và tràn trề ánh nắng vào ban ngày.
Vùng lân cận xích đạo có thể có 12 giờ ban ngày và 12 giờ ban đêm với mức nhiệt độ giao động trên dưới 30oC vào tất cả các thời điểm trong năm. Tuy nhiên, giống các vùng nhiệt đới khác, khu vực này có hai mùa riêng biệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa là do dải mây vĩnh cửu bao quanh vùng xích đạo của Trái đất tích tụ lượng mưa lớn trút lên mặt đất và đại dương ở các khu vực này.
Nhờ góc nghiêng của Trái đất và những cơn gió nhẹ từ biển, vòng mây không nằm cố định tại một vị trí. Trong mùa hè ở Bắc bán cầu, không khí nóng trên mặt đất bốc lên, đẩy vòng mây di chuyển tới vùng nhiệt đới, tạo ra những đợt gió mùa ở các khu vực bị ảnh hưởng.
Vòng mây đi qua xích đạo hai lần mỗi năm: đi về hướng nam hoặc quay trở lại phía bắc. Nếu núi, gió và nhiệt độ biển kết hợp với nhau, một số khu vực ở vùng xích đạo, như thủ đô Kuala Lumpur của Malaysia, có thể có tới hai mùa mưa mỗi năm.
Nước Úc nằm ở khu vực có một khoảng cách nhất định với đường xích đạo đủ để chỉ có một mùa mưa trong năm mà thôi. Sự phong phú ở chỗ những khu vực miền Bắc nước Úc như thành phố Darwin thì có hai mùa mưa nắng, còn ở phía Nam như Adelaide hay đảo Tasmania thì lại có đủ bốn mùa xuân, hạ, thu, đông. Thậm chí người ta còn cảm nhận thành phố Melbourne còn có đủ thời tiết bốn mùa chỉ trong một ngày. Cũng thú vị chứ nhỉ!