晝夜是由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的，而季節(jié)是由于地球的自轉(zhuǎn)軸與地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道的轉(zhuǎn)軸呈23°27′的夾角而產(chǎn)生的。地球每天繞著通過(guò)它本身南極和北極的“地軸” 自西向東自轉(zhuǎn)一周。每轉(zhuǎn)一周為一晝夜，所以地球每小時(shí)自轉(zhuǎn)15°。地球除自轉(zhuǎn)外還循偏心率很小的橢圓軌道每年繞太陽(yáng)運(yùn)行一周。地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道面的法線始終成23．5°。地球公轉(zhuǎn)時(shí)自轉(zhuǎn)軸的方向不變，總是指向地球的北極。因此地球處于運(yùn)行軌道的不同位置時(shí)，太陽(yáng)光投射到地球上的方向也就不同，于是形成了地球上的四季變化。每天中午時(shí)分，太陽(yáng)的高度總是最高。在熱帶低緯度地區(qū)（即在赤道南北緯度23°27′之間的地區(qū)），一年中太陽(yáng)有兩次垂直入射，在較高緯度地區(qū)，太陽(yáng)總是靠近赤道方向。在北極和南極地區(qū)（在南北半球大于90°~23°27′），冬季太陽(yáng)低于地平線的時(shí)間長(zhǎng)，而夏季則高于地平線的時(shí)間長(zhǎng)。
由于地球以橢圓形軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，因此太陽(yáng)與地球之間的距離不是一個(gè)常數(shù)，而且一年里每天的日地距離也不一樣。眾所周知，某一點(diǎn)的輻射強(qiáng)度與距輻射源的距離的平方成反比，這意味著地球大氣上方的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度會(huì)隨日地間距離不同而異。然而，由于日地間距離太大（平均距離為1.5 x 108km），所以地球大氣層外的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度幾乎是一個(gè)常數(shù)。因此人們就采用所謂 “太陽(yáng)常數(shù)”來(lái)描述地球大氣層上方的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。它是指平均日地距離時(shí)，在地球大氣層上界垂直于太陽(yáng)輻射的單位表面積上所接受的太陽(yáng)輻射能。近年來(lái)通過(guò)各種先進(jìn)手段測(cè)得的太陽(yáng)常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為1353w／m2。一年中由于日地距離的變化所引起太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化不超過(guò)上3.4％。