Još u davna vremena, posmatrajući zvezdano nebo, ljudi su primetili da danju sunce, a na noćnom nebu - skoro sve zvezde - s vremena na vreme ponavljaju svoj put. Ovo sugerira da postoje dva razloga za ovaj fenomen. Ili se Zemlja okreće oko Sunca na pozadini fiksnog zvjezdanog neba, ili se nebo okreće oko Zemlje. Činilo se da je Klaudije Ptolomej, izvanredni starogrčki astronom, naučnik i geograf, riješio ovo pitanje uvjeravajući sve da se Sunce i nebo okreću oko nepokretne Zemlje. Uprkos činjenici da geocentrični sistem nije mogao da objasni mnoge astronomske fenomene, oni su to podneli.
Heliocentrični sistem, zasnovan na drugoj verziji, dobio je svoje priznanje u dugoj i dramatičnoj borbi. Giordano Bruno je umro na lomači, ostarjeli Galileo je prepoznao "ispravnost" Inkvizicije, ali "…na kraju krajeva, ona se rotira!"
Danas se smatra da je rotacija Zemlje oko Sunca potpuno dokazano. Konkretno, kretanje naše planete u cirkumsolarnoj orbitidokazuje se aberacijom svjetlosti zvijezda i paralaktičkim pomakom s periodičnošću jednakom jednoj godini. Danas je utvrđeno da se smjer rotacije Zemlje, tačnije njenog baricentra, duž orbite poklapa sa smjerom njene rotacije oko svoje ose, odnosno odvija se od zapada prema istoku.
Postoje mnoge činjenice koje ukazuju da se Zemlja kreće u svemiru po veoma složenoj orbiti. Rotaciju Zemlje oko Sunca prati njeno kretanje oko ose, precesija, nutacione oscilacije i brzi let zajedno sa Suncem u spirali unutar Galaksije, koja takođe ne miruje.
Rotacija Zemlja oko Sunca, kao i druge planete, prolazi eliptičnom putanjom. Dakle, jednom godišnje, 3. januara, Zemlja je što bliže Suncu, a jednom, 5. jula, udaljava se od njega na najvećoj udaljenosti. Razlika između perihela (147 miliona km) i afela (152 miliona km), u poređenju sa udaljenosti od Sunca do Zemlje, veoma je mala.
Krećući se po cirkumsolarnoj orbiti, naša planeta pravi 30 km u sekundi, a Zemljina revolucija oko Sunca se završava za 365 dana i 6 sati. Ovo je takozvana zvezdana, odnosno zvezdana godina. Radi praktičnosti, uobičajeno je uzeti u obzir 365 dana u godini. "Dodatnih" 6 sati u 4 godine daje 24 sata, odnosno još jedan dan. Ovi (tekući, dodatni) dani se dodaju februaru jednom svake 4 godine. Dakle, u našem kalendaru 3 godine obuhvataju 365 dana, a prestupna godina - četvrta godina, sadrži 366 dana.
Osa Zemljine rotacije je nagnuta prema orbitaliravni na 66,5°. S tim u vezi, tokom godine, sunčevi zraci padaju na svaku tačku na zemljinoj površini ispod u
. uglovi. Dakle, u različito doba godine, tačke na različitim hemisferama Zemlje primaju u isto vrijeme nejednaku količinu svjetlosti i topline. Zbog toga, u umjerenim geografskim širinama, godišnja doba imaju izražen karakter. Istovremeno, tokom cijele godine, sunčevi zraci na ekvatoru padaju na Zemlju pod istim uglom, tako da se godišnja doba malo razlikuju jedno od drugog, pada na geografsku širinu od 23,5°. Stoga, počevši od ekvatora do 66,5°, dan postaje duži od noći. Sjeverno od geografske širine 66,5° je polarni dan.
