يحدث الاعتدال الخريفي عندما تكون الشمس فوق خط الاستواء تماماً، حيث يتساوى طول الليل والنهار، وبحسب محمود شاهين مدير مركز التنبؤات بهيئة الأرصاد الجوية يحدث في يوم 20 أو 21 من شهر مارس في نصف الكرة الجنوبي، وذلك عندما تتحرك الشمس عبر خط الاستواء السماوي متجهة شمالًا، في حين يحدث في يوم 22 أو 23 من شهر سبتمبر في نصف الكرة الشمالي عندما تعبر الشمس خط الاستواء السماوي متجهة جنوباً، ووفقاً للتعريف الفلكي للمواسم فإن الاعتدال الخريفي يعد أول يوم في فصل الخريف، والذي يمتد حتى دخول فصل الشتاء الذي يحدث في يوم 20 أو 21 من شهر يونيو في نصف الكرة الجنوبي، وفي يوم 20 أو 21 من شهر ديسمبر في نصف الكرة الشمالي.
نظراً لأن الأرض لا تدور في وضع مستقيم، بل تميل بدلاً من ذلك على محورها بمقدار 23 1/2 درجة، فإن نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي يتداولان طوال العام في تلقي ضوء الشمس ودفئها بشكل مباشر.
أول أيام فصل الخريف فلكياً في كامل النصف الشمالي للكرة الأرضية يوم 23 سبتمبر، حيث ستكون الشمس واقعة مباشرة على خط استواء الأرض قادمة ظاهرياً من شمال السماء متجهة نحو الجنوب.
لدينا اعتدال مرتين في السنة - الربيع والخريف - عندما يتحد ميل محور الأرض ومدار الأرض حول الشمس بطريقة تجعل المحور لا يميل بعيداً عن الشمس ولا باتجاهها.
من ناحية أخرى، يلاحظ أن اليوم الأول من الخريف فلكياً يمكن أن يختلف من 21 إلى 24 سبتمبر ولا يبدأ في نفس اليوم خلال السنوات، فمن المعروف أن محور الأرض يبقى ثابتاً نسبياً بالنسبة للنجوم أثناء دورانها حول الشمس، ولكن يتغير اتجاهه بالنسبة إلى الشمس على مدار العام، لذلك يفترض أن الاعتدال الخريفي يجب أن يبدأ في نفس اليوم من كل عام.
إن السنة الشمسية ليست عدداً دقيقاً من الأيام، فعادةً ما نعتبر 365 يوماً عاماً، ولكن العام الشمسي يبلغ 365. 2421897 يوماً، لذا فإن سنة التقويم أقصر قليلاً من السنة الشمسية، والسنوات الكبيسة أطول قليلاً.
نظراً لأننا لا نستطيع مواءمة السنة الشمسية مع عدد صحيح من الأيام، فسيكون هناك دائماً بعض الانجراف بين أيام التقويم وأيام الاعتدالين والانقلابين، ولكن حتى لو كانت السنة الشمسية تبلغ 365 يوماً بالضبط، فعلى مدار القرون فإن التغير في مواسم الفصول سيظل ينحرف بالنسبة لسنة التقويم لأن محور دوران الأرض (يترنح) بسبب تفاعلات الجاذبية مع الشمس والقمر، مما يتسبب في تمايل كوكبنا قليلاً، وعلى مدى فترة طويلة جداً (الزمن الجيولوجي)، يمكن أن تتغير الفصول بشكل ملحوظ.
الجدير بالذكر أن فصل الخريف 2020 سوف يستمر 89 يوماً و20 ساعة و33 دقيقة حتى موعد الانقلاب الشتوي في 21 ديسمبر المقبل.