Sesungguhnya pada pertukaran malam dan siang itu dan pada apa yang diciptakan Allah di langit dan di bumi, benar-benar terdapat tanda-tanda (kekuasaan-Nya) bagi orang-orang yang bertakwa.” (QS. Yunus:6)

1. Rotasi Bumi dan Efeknya
Bumi kita berputar seperti gasing. Gerak putar Bumi pada sumbu putarnya ini dinamakan gerak rotasi. Bumi kita menyelesaikan satu putaran / rotasi dalam waktu 23h 56m 4,1s. Panjang interval waktu yang dibutuhkan Bumi untuk menyelesaikan satu rotasi dinamakan hari sideris.
Efek dari gerak rotasi Bumi ini adalah terbit-terbenamnya bintang-bintang, yang disebut juga sebagai pergerakan semu bola langit.
Bumi berotasi dari Barat ke Timur (berlawanan arah jarum jam dilihat dari kutub utara ekliptika), sehingga yang terlihat dari Bumi, pergerakan semu langit adalah dari Timur ke Barat.
Sumbu rotasi Bumi tidak sebidang dengan bidang edarnya mengelilingi Matahari (bidang berwarna kuning pada Gambar 1). Bidang edar Bumi mengelilingi Matahari ini dinamakan ekliptika. Terhadap ekliptika ini, equator Bumi membentuk sudut 23,5 derajat. Dengan kata lain, sumbu rotasi Bumi (berwarna merah pada Gambar 1) membentuk sudut 23,5 derajat terhadap normal bidang ekliptika (panah berwarna kuning). Sumbu rotasi Bumi sendiri tidak tetap mengarak ke posisi tertentu di langit. Sumbu rotasi ini bergerak perlahan relatif terhadap ekliptika, mengitari normal ekliptika dengan periode 25.800 tahun. Gerak sumbu rotasi Bumi ini dinamakan gerak presesi.

2. Revolusi Bumi dan Efeknya
Bumi kita bergerak mengedari Matahari. Gerak Bumi mengedari Matahari ini dinamakan gerak revolusi. Bumi menyelesaikan satu putarannya mengelilingi Matahari dalam waktu 365,2564 hari efemeris. Satu hari efemeris adalah 86.400 detik efemeris, dan 1 detik efemeris adalah panjang interval yang diukur dengan jam atom standar.
Panjang interval waktu yang dibutuhkan oleh Bumi untuk satu kali mengelilingi Matahari ini dinamakan sebagai tahun sideris.
Efek dari revolusi Bumi adalah perubahan penampakan posisi Matahari relatif terhadap bintang-

bintang yang berada di latar belakang. Dilihat  dari Bumi, Matahari bergerak diantara bintang-bintang. Bumi bergerak mengitari Matahari berlawanan arah dengan jarum jam jika dilihat dari kutub utara ekliptika. Akibatnya, arah gerak Matahari ini pada bola langit berlawanan dengan arah gerak semu langit, yaitu dari Barat ke Timur. Pada bola langit (lihat Gambar 2), gerak Matahari tersebut adalah pada bidang ekliptika (yang berwarna merah) dalam arah A-B-C-D. Gerak Matahari sepanjang bidang ekliptika ini dikenal sebagai gerak tahunan matahari. Kecepatan gerak Matahari sepanjang ekliptika tidaklah konstan, karena pengaruh dari bentuk orbit Bumi yang elips. Karena bentuk orbit yang elips ini, jarak Bumi-Matahari berubah-ubah. Dan menurut Hukum Kepler yang mengatur pergerakan planet, semakin dekat jarak planet-Matahari, maka kecepatan orbitnya semakin besar. Akibatnya, efek bentuk orbit Bumi yang elips tercermin pada perubahan kecepatan gerak Matahari diantara bintang-bintang di bola langit.

Bidang ekliptika membentuk sudut 23,5 derajat terhadap equator langit (berwarna abu-abu). Titik-titik potong antara ekliptika dan equator ini dinamakan titik-titik equinox. Titik equinox tempat Matahari bergerak dari selatan equator (‘bawah’ equator) ke utara equator (‘atas’ equator) , — titik A pada Gambar 2 — dinamakan titik tanjak naik, atau titik vernal equinox (g). Sedangkan titik equinox tempat Matahari bergerak dari utara equator (‘atas’ equator) ke selatan equator (‘bawah’ equator) , — titik C pada Gambar 2 — dinamakan titik tanjak turun, atau titik autumnal equinox. Titik-titik terjauh dari equator yang bisa dicapai oleh Matahari, dinamakan titik-titik solstice. Titik terjauh di utara equator yang bisa dicapai Matahari (titik B pada Gambar 2) dinamakan titik summer solstice, dan titik terjauh di selatan equator yang bisa dicapai Matahari (titik D pada Gambar 2) dinamakan titik winter solstice. Dalam gerak tahunannya, Matahari mencapai titik vernal equinox sekitar tanggal 21 Maret, titik summer solstice sekitar tanggal 22 Juni, titik autumnal equinox sekitar tanggal 23 September, dan titik winter solstice sekitar tanggal 22 Desember.
Berkaitan dengan gerak revolusi Bumi, dikenal 3 macam interval yang dinamakan :
· Tahun tropis
· Tahun sideris
· Tahun anomalistis

1. Tahun Tropis
Tahun Tropis: Interval rata-rata Matahari melewati titik vernal equinox (g) -equinox rata-rata- secara berurut. Equinox rata-rata sendiri, bergerak ke arah barat dengan kecepatan rata-rata 50,3″ pertahun. Gerak ini berlawanan dengan gerak Matahari, atau dengan kata lain, equinox rata-rata menyongsong Matahari. Akibatnya, sebelum Matahari melengkapi 360º, Matahari telah kembali mencapai equinox rata-rata tersebut. Satu tahun tropis (dari pengama-tan) = 365,2422 hari efemeris.

2. Tahun Sideris
Tahun Sideris: Waktu yang dibut-uhkan oleh Mata-hari untuk menyelesaikan satu putaran penuh (360 derajat) pada bidang ekliptika. Satu tahun sideris = 365,2564 hari efemeris.

3. Tahun Anomalis
Tahun Anomalis: Interval rata-rata Matahari melewati perigee/apogee secara berurut (dari perigee/apogee kembali ke perigee/apogee). Garis nodal Bumi tidaklah diam, tetapi bergerak searah dengan gerak revolusi Bumi dengan kecepatan 11,25″ pertahun. Karenanya, saat Matahari melengkapi 1 putaran (360º) pada bola langit, titik perigee/apogee telah bergeser sejauh 11,25″, dan Matahari memerlukan waktu ekstra untuk kembali ke titik perigee/apogee tersebut. Satu tahun anomalis = 365,2390 hari efemeris.
Perbandingan panjang tahun:
tahun_sideris : tahun_tropis : tahun_anomalis = 360º : (360º-50,3″) : (360º+11,25″)