天体的周日视运动是地球自转的最直观的证明。同理，太阳和其它恒星以一年为周期，在天球上的位置变化，是地球公转运动的证明。而太阳和其他恒星在天球上的位置周年变化的直观表现，就是四季星空的变化。因此，四季星空的形象变化就是地球公转的直观证据。
地球每年自西向东绕太阳公转一周，在理论上讲，作为地球上的观测者，应该可以感受到太阳的每日自西向东的移动情况，如果不是因为地球大气散射太阳光的话，我们连续观测几天，将能看到太阳在恒星背景上每天都有自西向东的移动，即太阳在恒星之间的向东移动。这种移动的速度是与地球绕日公转的速度相同的，并且与地球公转速度的改变相一致。可惜耀眼的太阳光芒掩盖了群星，我们白天无法直接看到天空中的众多星座，很难直接观测到太阳在天球上的移动，感觉不到太阳的周年视运动现象。自然界给人们的直接感觉是太阳及其它天体绕地球旋转，当人们明确地认识到了地球在自转之后，很容易理解天体的周日视运动，而对于太阳在天球上缓慢的周年运动感受得却不深刻。
长期的天文观测实践过程，人们找到了一种间接的观测方法，来说明地球的公转。那就是，每天日落以后的某一时刻，观测西方天空的星座，发现原来能看见的星座不见了，而原来在东方的星座在渐渐地西移。长期观测可以看到，一年中的四季，每个夜晚的星空形象总是不相同的。实际上，日落以后所见到的西方天空的星座，在太阳的东方，每天日落以后星座的西移，表明太阳在星座之间每日向东移动，它的光芒掩盖了原来我们能看见的星座。所以，四季星空的变化是太阳周年视运动的结果，太阳周年视运动则是地球公转的反映，表明地球在绕太阳自西向东地旋转。
四季星空形象的变化是连续的和周期性的，每个晚上所见的星座向西移动的量与地球公转运动量是相同的，即每日59′8″。每个晚上一定时刻所见的星空形象，一年过后，在相同的日子里又重复出现。这表明，太阳在星座之间每年运行了一周，也就是说地球绕太阳公转了一圈。
我国古代劳动人民早已注意到太阳的周年视运动，他们发现每个晚上一定时刻所见的星座，大约每隔一个月改变一次，即太阳每隔一个月，在天球上穿过一个令人注目的星座，一年刚好穿过12个星座。这12个星座分布在黄道南北两侧各8°宽的带内。于是，人们从春分点开始，将黄道带分为十二等份，每一份所占的范围叫做一宫，共计有十二宫，称为黄道十二宫。每宫的名称是根据其所在星座的名称而命名的，以不同的符号表示，如图3－27。
由于地轴的进动，春分点每年都有西移现象。现代，十二宫已同相应的星座分离，但是，其名称仍不变。公元初年，春分点曾在白羊座内，当时的白羊宫与白羊座位置是相同的。目前，春分点已经移到了双鱼座，但是它的标记仍沿用白羊宫的符号，也就是说，现在的白羊宫不在白羊座，而在双鱼座。同理，其它各宫也都与名称相同的星座不同程度地错开了。
表3－1 黄道十二宫
黄道十二宫的等分点，分别称为某宫第一点。例如，白羊宫和双鱼宫的分界点，叫做白羊宫第一点，其黄经是0°，它就是春分点。巨蟹宫与双子宫的分界点，叫做巨蟹宫第一点，其黄经是90°，它就是夏至点。天秤宫与室女宫的分界点，叫做天秤宫第一点，其黄经是180°，它就是秋分点。摩羯宫与人马宫的分界点，叫做摩羯宫第一点，其黄经是270°，它就是冬至点。各宫第一点用不同的符号表示，两相邻的宫的第一点之间相距30°，各宫第一点的黄经是不同的。
兹将黄道十二宫的宫名、所在的星座和各宫第一点表示符号，及各宫第一点黄经，列如表3－1。
由图3－27可见，地球公转处于A、B、C、D，在天球上，相应的太阳视位置分别在a、b、c、d，即由于地球公转，视太阳在恒星之间的位置是不断变化的，但是在白昼我们看不到太阳在恒星之间的位置变化，在夜晚却可以看见与太阳相反方向星空的变化。例如，在春分日，地球在A，可以看到c附近的星空，半夜里所看到的正南方星座是室女座，天秤宫位于此星座。在夏至日，地球在B，可以看到d附近的星空，半夜里所看到的正南方星座是人马座，摩羯宫位于此星座。在秋分日，地球在C，可以看到a附近星空，半夜里所看到的正南方星座是双鱼座，白羊宫位于此星座。在冬至日，地球在D，可以看到b附近的星空，半夜里所看到的正南方星座是双子座，巨蟹宫在此星座。每年都是这样循环返复。这就是由于地球公转所造成的星空随季节交替的过程。
由上述分析可见，四季星空的变化是太阳周年视运动造成的，而太阳周年视运动则是地球绕日公转的反映。因此，和天体的周日视运动是地球自转的直观证据一样，四季星空的变化是地球公转的直观证据。