Почему летний день длиннее зимнего? Земная ось наклонена к перпендикуляру к плоскости орбиты на 23°26′. При обращении Земли вокруг Солнца меняются его высота и длительность дня. Летом лучи падают круче и дольше нагревают поверхность; зимой Солнце ниже, энергия распределяется по большей площади, а день короче. В полушариях сезоны противоположны. Причина их смены — наклон оси и годичное движение Земли, а не изменение расстояния: ближе всего к Солнцу Земля находится в начале января, когда на севере зима.
Вращение Земли вызывает суточное движение Солнца по небу. Обращение по орбите даёт другой эффект: направление на Солнце относительно звёзд меняется с запада на восток примерно на 1° за сутки, совершая полный круг за год. Этот путь представляем мысленно: нельзя смотреть прямо на Солнце или искать рядом звёзды глазом либо в телескоп.
Эклиптика — видимый годичный путь Солнца среди звёзд. Её название происходит от греческого слова «затмение»: для затмения Луна должна оказаться около эклиптики. Но этого недостаточно — необходимо определённое взаимное расположение Земли, Луны и Солнца.
Из-за наклона земной оси угол между эклиптикой и небесным экватором равен примерно 23°26′. Склонение Солнца δ, его угловое расстояние от экватора со знаком, изменяется в течение года. На годичном пути выделяют четыре точки:
Около 21–22 декабря — зимнее солнцестояние Северного полушария, δ = −23°26′.
Около 20–21 марта — весеннее равноденствие, δ = 0: переход из южного небесного полушария в северное.
Около 21–22 июня — летнее солнцестояние Северного полушария, δ = +23°26′.
Около 22–23 сентября — осеннее равноденствие, δ = 0: переход из северного небесного полушария в южное.