Još u davna vremena, promatrajući zvjezdano nebo, ljudi su primijetili da danju sunce, a na noćnom nebu - gotovo sve zvijezde - s vremena na vrijeme ponavljaju svoj put. To 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 Claudius Ptolemy, izvanredni starogrčki astronom, znanstvenik i geograf, riješio ovo pitanje uvjeravajući sve da se Sunce i nebo okreću oko nepomične Zemlje. Unatoč činjenici da geocentrični sustav nije mogao objasniti mnoge astronomske fenomene, oni su to podnijeli.
Heliocentrični sustav, temeljen na drugoj verziji, osvojio 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 rotacija Zemlje oko Sunca smatra potpuno dokazano. Konkretno, kretanje našeg planeta u cirkumsolarnoj orbitidokazuje se aberacijom zvjezdane svjetlosti i paralaktičkim pomakom s periodičnošću jednakom jednoj godini. Danas je utvrđeno da se smjer rotacije Zemlje, točnije njenog baricentra, duž orbite poklapa sa smjerom njezine rotacije oko svoje osi, odnosno odvija se od zapada prema istoku.
Postoje mnoge činjenice koje ukazuju da se Zemlja kreće u svemiru po vrlo složenoj orbiti. Rotaciju Zemlje oko Sunca prati njezino kretanje oko osi, precesija, nutacijske oscilacije i brzi let zajedno sa Suncem u spirali unutar Galaksije, koja također ne miruje.
Rotacija Zemlja oko Sunca, kao i drugi planeti, prolazi eliptičnom putanjom. Dakle, jednom godišnje, 3. siječnja, Zemlja je što bliže Suncu i jednom, 5. srpnja, udaljava se od njega na najveću udaljenost. Razlika između perihelija (147 milijuna km) i afela (152 milijuna km), u usporedbi s udaljenosti od Sunca do Zemlje, vrlo je mala.
Krećući se po cirkumsolarnoj orbiti, naš planet čini 30 km u sekundi, a Zemljina revolucija oko Sunca je završena za 365 dana i 6 sati. Ovo je takozvana siderična, odnosno zvjezdana godina. Radi praktičnosti, uobičajeno je uzeti u obzir 365 dana u godini. "Dodatnih" 6 sati u 4 godine zbrajaju se 24 sata, odnosno još jedan dan. Ovi (tekući, dodatni) dani dodaju se veljači jednom svake 4 godine. Dakle, u našem kalendaru 3 godine uključuju 365 dana, a prijestupna godina - četvrta godina, sadrži 366 dana.
Os Zemljine vlastite rotacije je nagnuta prema orbitaliravnina na 66,5°. S tim u vezi, tijekom godine, sunčeve zrake padaju na svaku točku na zemljinoj površini pod
. kutovi. Dakle, u različito doba godine točke 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, tijekom cijele godine, sunčeve zrake na ekvatoru padaju na Zemlju pod istim kutom, 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 zemljopisne širine 66,5° je polarni dan.
