Кретање Земље око Сунца назива се револуција. Време трајања једне револуције износи 365 дана, 5 сати, 48 минута и 46 секунди. Тај временски период назива се соларна или тропска година. То је време које је Земљи потребно да на путу око Сунца поново дође у пролећну тачку (пролећна равнодневица).

Путања по којој се Земља креће има облик елипсе и назива се еклиптика. Током године Земља заузима различит положај у односу на Сунце. Земља је најближа Сунцу у перихелу, 4. јануара (147,1 милиона km), а најдаља у афелу, 4. јула (152,1 милиона km). Линија која повезује перихел и афел назива се апсидна линија.

Земља се креће око Сунца просечном брзином од 30 km/s (107.000 km/h). Земља се због утицаја Сунчеве гравитације око Сунца најбрже креће када му је најближа, а најспорије када је од њега најудаљенија. Просечна удаљеност Земље од Сунца назива се астрономска јединица и износи 149,6 милиона km.

За појаве и процесе на Земљи условљене њеним кретањима веома су важни положај Земљине осе и равни еклиптике. Земљина оса нагнута је према равни еклиптике под углом од 66°33′ (66,5°), а раван еклиптике према небеском екватору под углом од 23°27′ (23,5°).

Шта је то небески екватор? Да бисмо одговорили на то питање, треба прво да се упознамо са појмом небеска сфера. Када стојимо на Земљи, нама се чини да сва небеска тела стоје причвршћена на великој небеској полулопти. Када бисмо стајали на супротној тачки планете, видели бисмо другу небеску полулопту. Ове две замишљене полулопте чине небеску сферу. Ако би се Земљина оса продужила до бесконачности, она би додиривала небеску сферу на северу у северном небеском полу, а на југу у јужном небеском полу. То значи да небески полови представљају пројекције географских полова Земље на небеској сфери.

Небески екватор јесте пресек небеске сфере у равни Земљиног екватора, односно пројекција екваторијалне равни Земље на небеску сферу. Познато нам је да екватор дели Земљу на северну и јужну Земљину полулопту. Тако и небески екватор дели небеску сферу на северну и јужну небеску полулопту. Тачке пресека еклиптике и небеског екватора називају се тачка пролећног еквиноцијума и тачка јесењег еквиноцијума.

Иако се револуција не опажа непосредно (као ни ротација), њене последице веома су важне за живот на Земљи. Оне су условљене нагибом Земљине осе у односу на раван еклиптике, као и нагибом равни еклиптике у односу на небески екватор.

Последице револуције су: неједнако трајање обданице и ноћи током године; смена годишњих доба; привидно годишње кретање Сунца небеском сфером; постојање топлотних појасева на Земљи.

Неједнака дужина обданице и ноћи током године. Земља 21. јуна заузима такав положај на својој путањи да Сунчеви зраци падају под правим углом на северни повратник (23°27′ с. г. ш.). На северној полулопти тада је дугодневица, тј. обданица је најдужа, а ноћ најкраћа. У исто време на јужној полулопти је краткодневица, тј. обданица је најкраћа, а ноћ најдужа. После 21. јуна трајање обданице на северној хемисфери се скраћује, а на јужној продужава. Сунце се налази тачно изнад екватора 22. септембра, када наступа јесења равнодневица. Тог дана граница осветљења, односно сумрачница, пролази кроз полове, а обданица и ноћ трају подједнако на целој Земљи (по 12 часова). После 22. септембра Сунчеви зраци све више обасјавају јужну полулопту, где се дани продужавају, а ноћи су све краће. На северној полулопти је обрнуто. Сунчеви зраци 22. децембра падају под правим углом на јужни повратник (23°27′ ј. г. ш.). Тог дана је на јужној хемисфери дугодневица, а на северној краткодневица.

После 22. децембра Сунце се привидно враћа према екватору. Сунчеви зраци падају под правим углом на екватор 20. марта, када наступа пролећна равнодневица. Сумрачница други пут у години пролази кроз полове.

На екватору је током године дужина обданице и ноћи увек једнака, док је са удаљавањем од екватора разлика између обданице и ноћи све већа. Смена обданице и ноћи у току 24 h присутна је само у појасу између екватора и поларника (66°33′ г. д.).

У областима између поларника и полова не постоји правилна смена обданице и ноћи. Дужина поларног дана и поларне ноћи износи од 24 h на поларницима до шест месеци на Северном и Јужном полу. Поларни дан на Северном полу траје од 20. марта до 22. септембра, а на Јужном полу од 22. септембра до 20. марта. Поларна ноћ на Северном полу траје од 22. септембра до 20. марта, а на Јужном полу од 20. марта до 22. септембра. То значи да се на Северном и Јужном полу током године јављају само једна обданица и једна ноћ.

Смена годишњих доба наступа услед Земљине револуције и нагнутости њене осе. Земљина оса стално је нагнута према равни еклиптике под углом од 66°33′. Земља се у свом кретању око Сунца налази пола године испод, а пола године изнад равни небеског екватора (видети слику Небески екватор и еклиптика).

Земља се налази у истој равни са небеским екватором, односно пресеца небески екватор два пута годишње: 20. марта и 22. септембра. То су еквиноцијумске или еквинокцијумске тачке које леже на крајевима краће осе еклиптике (еквиноцијска линија). Дана 20. марта и 22. септембра Сунчеви зраци падају под правим углом на екватор.

На крају дуже осе еклиптике налазе се солстицијске тачке – дан 21. јуна и 22. децембра. Дана 21. јуна Земља се налази на најнижој тачки своје путање испод равни небеског екватора, а Сунце је у зениту над северним повратником. Дана 22. децембра Земља се налази на највишој тачки своје путање изнад равни небеског екватора, а Сунце је у зениту над јужним повратником. Када се Земља при свом кретању око Сунца нађе на солстицијумским тачкама, разлика између обданице и ноћи је највећа.

Солстицијуми и еквиноцијуми означавају почетак годишњих доба на Земљи:

• за време пролећног еквиноцијума или равнодневице (20. март) почиње пролеће на северној хемисфери. Сунчеви зраци падају под правим углом на екватор, па је равнодневица на обе хемисфере. На јужној хемисфери јесењи је еквиноцијум и почиње јесен;
• за време летњег солстицијума или дугодневице (21. јун) почиње лето на северној хемисфери. Нагиб северне Земљине полулопте према Сунцу је највећи, па је тада обданица најдужа, а ноћ најкраћа. Током лета Сунчеви зраци падају под већим углом и најјаче загревају површину северне хемисфере. На јужној хемисфери тада је зимски солстицијум и почиње зима;
• за време јесењег еквиноцијума или равнодневице (22. септембар) почиње јесен на северној хемисфери. На јужној хемисфери пролећни је еквиноцијум и почиње пролеће;
• за време зимског солстицијума (22. децембар) почиње зима на северној хемисфери. Ноћ је најдужа, а обданица најкраћа. Земља је Северним полом окренута од Сунца, па Сунчеви зраци падају под мањим углом и расподељени на велике површине слабије загревају северну полулопту. На јужној хемисфери летњи је солстицијум и почиње лето. Тада је максималан нагиб јужне Земљине полулопте према Сунцу.

Привидно годишње кретање Сунца. Сунце се, као и друга небеска тела, креће по својој путањи. Оно такође врши привидно дневно и годишње кретање. То кретање Сунца јесте варка настала посматрањем Сунца са Земље, која се креће. Зато нам изгледа да Сунце излази на истоку и залази на западу.

Сунце се привидно креће око Земље од истока према западу. Током године оно непрекидно мења тачке изласка и заласка на једном истом хоризонту. При томе мења се дужина видљивог лука Сунца над хоризонтом, а самим тим и дужина дана. Истовремено се мења и висина Сунца над хоризонтом, као и углови под којим Сунчеви зраци падају на раван хоризонта.

На дан пролећне равнодневице, Сунце ће се наћи у тачки пресека небеског екватора са његовом привидном годишњом путањом – еклиптиком. Земљина оса тада ће затварати прав угао са правом Земља – Сунце. Сунце ће 20. марта изаћи у тачки истока (Е), а заћи у тачки запада (W).

Од 20. марта на северној хемисфери Сунце ће излазити и залазити на тачкама које леже све северније од тачке истока и тачке запада. Видљиви лукови Сунца постајаће дужи, а Сунчеви зраци падаће на раван хоризонта под већим углом. Сунце стиже у своју најсевернију тачку 21. јуна, када достиже највећу висину над хоризонтом. Сунце ће тог дана изаћи и заћи на тачкама које су највише померене према северној тачки хоризонта. Видљиви лук Сунца биће најдужи, као и обданица на северној хемисфери. Сунчеви зраци падаће на раван хоризонта под највећим углом, па ће и загревање Земљине површине бити највеће.

Након летње дугодневице Сунце ће излазити и залазити све ближе истоку и западу. На дан јесење равнодневице, 22. септембра, Сунце ће се поново наћи у тачки пресека небеског екватора са еклиптиком. Сунце ће поново изаћи и заћи у тачкама истока и запада. Након јесење равнодневице Сунце ће излазити и залазити све јужније од тачака истока и запада. На дан зимске краткодневице, 22. децембра, Сунце ће изаћи и заћи на тачкама које су највише примакнуте јужној тачки хоризонта. Видљиви лук Сунца биће најмањи.

Услед нагиба Земљине осе и еклиптике, нису сви делови Земљине површине подједнако осветљени и загрејани. Због тога се на Земљи може издвојити пет топлотних појасева, чије границе чине повратници и поларници. Топлотни појасеви су: жарки; северни умерени; јужни умерени; северни хладни и јужни хладни.

Жарки (тропски) појас обухвата простор између северног и јужног повратника. У том појасу Сунце је над хоризонтом сваке тачке два пута годишње у зениту. На северном и јужном повратнику Сунце је у зениту једном годишње, 21. јуна, односно 22. децембра. У жарком појасу Сунчеви зраци током године увек падају под великим углом. Температуре ваздуха стално су високе и уједначене (тзв. вечито лето), па годишња доба нису изражена. Такође, мале су разлике између обданице и ноћи.

Северни умерени појас простире се између северног повратника и северног поларника, а јужни умерени појас обухвата простор између јужног повратника и јужног поларника. За умерене појасеве карактеристична су годишња доба, која се услед неједнаког загревања током године смењују свака три месеца. Разлике у трајању обданице и ноћи између лета и зиме су изражене. У овим појасевима Сунце никада није у зениту.

Северни хладни појас простире се између северног поларника и Северног пола, а јужни хладни појас између јужног поларника и Јужног пола. Сунчеви зраци током целе године падају под малим углом, па су температуре ваздуха ниске, због чега долази до формирања сталног снега и леда. У хладним појасевима јављају се поларне ноћи и поларни дани, који на самим половима трају непрекидно по шест месеци годишње.

Уређен начин означавања времена и мерења одређених временских периода назива се календар. Настао је на основу појава у природи које се понављају, а то су смена обданице и ноћи и смена годишњих доба. Дан је најмања временска јединица у календару и представља време једне Земљине ротације. Веће временске јединице су седмица (недеља), месец и година. Датум је сваки појединачни дан у календару.

Једна година у календару има 365 дана и назива се проста година. С обзиром на то да Земљина револуција траје више од 365 дана, „вишак” од 5 сати, 48 минута и 46 секунди сабира се и свака четврта година има један дан више – 29. фебруар. То је преступна година.

Календари су настали још у старом веку. Били су засновани на кретањима Месеца и Сунца (месечеви и сунчеви календари). Од тог периода календар се мењао и усавршавао.

Јулијански календар у јавну употребу увео је римски цар Јулије Цезар (46. године п. н. е.). За основу имао је тропску годину. Главна грешка овог календара била је што је временом долазило до све већег неслагања између астрономских догађаја и датума њихових дешавања. Година је по јулијанском календару нешто дужа од тропске године, због чега се датум пролећне равнодневице све више померао уназад. Тако је, на пример, године 1582, уместо 21. марта, равнодневница падала 11. марта (десет дана раније). Папа Гргур XIII 1582. године увео je грегоријански календар, с циљем да се исправе недостаци претходног календара. Датум пролећне равнодневице враћен је на 21. март. Преступна је свака четврта година, и то она година чији је број дељив са 4 без остатка (1988, 1992, 1996...). Иако су све године којима се завршавају векови дељиве са 4 без остатка, уведено је да свака четврта таква година буде преступна. Тако су биле преступне 1600. и 2000. година. Грегоријански календар није сасвим прецизан, јер је година по том календару такође нешто дужа од тропске године. Међутим, те разлике су мале, па је и померање датума равнодневица готово неприметно.

Данас се у свету највише користи грегоријански календар. Српска православна црква користи јулијански календар, по коме година почиње 13 дана касније у односу на грегоријански календар. Српски научник Милутин Миланковић 1923. године извршио је ревизију јулијанског календара. Иако је Миланковићев календар веома тачан и најближи је трајању тропске године, није прихваћен у свету, те га данас користе само неке православне цркве. За одређивање датума верских празника у неким муслиманским земљама још увек се користи лунарни (Месечев) календар, који је заснован на циклусима месечевих мена. Година у лунарном календару има 12 лунарних месеци и траје око 354 дана.