月球在繞地球公轉的同時進行自轉，週期27.32166日，正好是一個恆星月。

地球繞地軸的旋轉運動,叫做地球的自轉.地軸的空間位置基本上是穩定的.它的北端始終指向北極星附近,地球自轉的方向是自西向東；從北極上空看,呈逆時針方向旋轉.地球自轉一週的時間,約為23小時56分,這個時間稱為恆星日；然而在地球上,我們感受到的一天是24小時,這是因為我們選取的參照物是太陽.由於地球自轉的同時也在公轉,這4分鐘的差距正是地球自轉和公轉疊加的結果.天文學上把我們感受到的這1天的24小時稱為太陽日.地球自轉產生了晝夜更替.晝夜更替使地球表面的溫度不至太高或太低,適合人類生存.

地球自轉的平均角速度為每小時轉動15度.在赤道上,自轉的線速度是每秒465米.天空中各種天體東昇西落的現象都是地球自轉的反映.人們最早就是利用地球自轉來計量時間的.研究表明,每經過一百年,地球自轉速度減慢近2毫秒,它主要是由潮汐摩擦引起的,潮汐摩擦還使月球以每年3～4釐米的速度遠離地球.地球自轉速度除長期減慢外,還存在著時快時慢的不規則變化,引起這種變化的真正原因目前尚不清楚.

地球繞太陽的運動,叫做公轉.從北極上空看是逆時針繞日公轉.地球公轉的路線叫做公轉軌道.它是近正圓的橢圓軌道.太陽位於橢圓的兩焦點之一.每年1月3日,地球執行到離太陽最近的位置,這個位置稱為近日點;7月4日,地球執行到距離太陽最遠的位置,這個位置稱為遠日點.地球公轉的方向也是自西向東,運動的軌道長度是9.4億千米,公轉一週所需的時間為一年,約365.25天.地球公轉的平均角速度約為每日1度,平均線速度每秒鐘約為30千米.在近日點時公轉速度較快,在遠日點時較慢.地球自轉的平面叫赤道平面,地球公轉軌道所在的平面叫黃道平面.兩個面的交角稱為黃赤交角,地軸垂直於赤道平面,與黃道平面交角為66°34',或者說赤道平面與黃道平面間的黃赤交角為23°26',由此可見地球是傾斜著身子圍繞太陽公轉的.

四季遞變

地球上的四季首先表現為一種天文現象,不僅是溫度的週期性變化,而且是晝夜長短和太陽高度的週期性變化.當然晝夜長短和正午太陽高度的改變,決定了溫度的變化.四季的遞變全球不是統一的,北半球是夏季,南半球是冬季；北半球由暖變冷,南半球由冷變熱.

現在分析一下晝夜長短和太陽高度,在不同季節的週期性變化規律.

從春分經夏至到秋分,北半球處於夏半年,南半球處於冬半年.在此期間,北半球晝長夜短,南半球晝短夜長；北極處於極晝,南極處於極夜；北迴歸線以北的太陽高度始終大於平均值,南迴歸線以南則小於平均值.北迴歸線以北太陽昇起於東北方的地平圈上,降落於西北方的地平圈上.二分日全球各地太陽均升起於正東方,降落於正西方.

從秋分經冬至到春分,北半球處於冬半年,南半球處於夏半年.在此期間,南北半球的晝夜長短、極晝極夜和太陽高度,都同上述情況相反.北迴歸線以北太陽昇起於東南方的地平圈上,降落於西南方的地平圈上.

從夏至經秋分到冬至,北半球由夏半年變為冬半年,南半球由冬半年變為夏半年.在此期間,北半球晝漸短,夜漸長,極晝帶逐漸縮小；南半球晝漸長,夜漸短,極夜帶逐漸縮小.北迴歸線以北太陽高度一直在減小,南迴歸線以南則在增大.北迴歸線以北太陽出升方向由東北變為東南,降落方向由西北變為西南.秋分日由正東昇起,正西降落.

從冬至經春分到夏至,北半球由冬半年變為夏半年,南半球由夏半年變為冬半年.南北半球的晝夜長短、極晝極夜和太陽高度的變化同上述情況相反.北迴歸線以北太陽昇起的方向由東南變為東北,降落方向由西南變為西北.

從冬至到春分和從夏至到秋分,全球各地晝長都向平均值（12小時）接近,極晝、極夜的範圍都逐漸縮小.北迴歸線以北和南迴歸線以南的太陽高度都在向平均值接近.北迴歸線以北,太陽昇起方向逐漸接近正東,降落方向接近於正西.

從春分到夏至和從秋分到冬至,全球各地晝夜長短都在向極值變化,極晝、極夜的範圍都逐漸擴大.北迴歸線以北和南迴歸線以南的太陽高度也趨向極值.北迴歸線以北太陽昇、落的方向,分別向東北、東南和西北、西南移動.

由於南北迴歸線之間的晝夜長短和太陽高度的變化較複雜,所佔篇幅較多,我們沒有充分地說明,讀者自行總結出規律來也是不難做到的.在分析的時候,最好能分成幾個階段來進行.例如,在北半球,可以從春分到太陽直射該地算做一個階段,再到夏至為第二個階段,夏至以後到再次太陽直射為第三個階段,以後可以把到冬至作為下一個階段,由冬至到春分是最後一個階段,太陽完成了一次迴歸運動.每個階段晝夜長短、太陽高度、太陽的升落方向及正午時太陽的方向（例如,北半球夏至時,太陽在正午時位於天頂以北,冬至時則在天頂以南）,等等,都有較大的變化