地球绕太阳公转，由于地轴的倾斜，地轴与公转轨道平面始终保持着大概66°34′的夹角，这样，才引起太阳直射点在南北纬23°26′之间往返移动，并决定了太阳可能直射的范围：春分、秋分日，太阳直射赤道，即直射点的纬度为0°。冬至日，太阳直射南回归线，即直射点的纬度为23°26′S，夏至日，太阳直射北回归线，即直射点的纬度为23°26′N。

春分，每年公历大约为3月20日左右，太阳位于黄经0°（春分点）时。

夏至是二十四节气之一，在每年公历6月21日左右。夏至这天，太阳运行至黄经90度（夏至点，目前处在双子座），太阳直射地面的位置到达一年的最北端，几乎直射北回归线，此时，北半球各地的白昼时间达到全年最长。

秋分，每年的公历9月22~24日。太阳在这一天到达黄经180度，直射地球赤道，因此全球大部分地区这一天的24小时昼夜均分，各12小时。秋分过后，太阳直射点开始由赤道进入南半球，北半球开始昼短夜长，一天中白昼短于黑夜；北极附近也即将迎来一年中连续6个月的漫漫长夜与连续6个月不灭的星空。

冬至，时间在每年的公历12月21~23日。

同时，由于地球自转，各个时刻太阳的轨迹是不同的。 一般来说，同一纬度地区在相同的日期，正午的太阳高度角相对于其它时刻来说是最大的。

所以影响太阳高度角的因素有3个，一是纬度，二是日期、三是时刻。如在夏至日，太阳直射北回归线，北回归线地区相同时刻的高度角要高于该地区相同时刻不同日期的高度角。自然，在相同日期，相同纬度地区中午时刻的高度角最高。

太阳在天空中的位置可以由太阳高度角和太阳方位角来确定。太阳高度角又称太阳高度、太阳俯仰角，是指太阳光线与地表水平面得之间的夹角。太阳方位角即太阳所在的方位，是指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可以近似看作是树立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方向的夹角。太阳方位角和高度角的实时数值可以通过地理经纬度、时区参数利用公式计算出来。

经度(Longitude)λ和纬度(Latitude) Ø相当于我们平面几何中的Y轴和X轴，不过他们一个以本初子午线(the Prime Meridian)为基准，一个以赤道(Equator)为基准，其坐标交点就是我们需要查找的地点。比如北京的坐标就是39.9N°，116.4°E，意思就是北京在赤道以北39.9度，格林威治线以东116.4度。

下图Ø角度就是该地点相对于地心的纬度角，而λ则是该地点相对于格林威治线的经度角。

在晴朗的夜晚，仰望天空，眼前像有一个半球形的夜幕天穹，上面点缀着无数闪烁发亮的明星，感觉自己仿佛是处在这个天穹的中心，这就是人们对“天球”的印象。天文学家为了研究天体的位置和天体的运动引入了“天球”的概念和天球坐标。

赤纬角又称太阳赤纬，是地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间的夹角。是太阳入射光与地球赤道之间的角度，由于地球自转轴与公转轴之间的角度基本不变，因此太阳赤纬岁季节不同而周期性的变化。赤纬角以年为周期，在 23 °26′与-23 °26′的范围内移动，成为季节的标志。