Oświetlenie Ziemi zmienia się regularnie w ciągu roku. Wynika to z ruchu obiegowego naszego globu oraz z nachylenia osi ziemskiej do płaszczyzny orbity. Roczne zmiany dostaw energii słonecznej stały się podstawą wyróżniania astronomicznych pór roku, których daty graniczne wyznaczają dni:

  • 21 marca - dzień ten wyznacza początek astronomicznej wiosny na półkuli północnej i jesieni na półkuli południowej. Tego dnia promienie słoneczne w chwili górowania padają prostopadle na równik, wobec czego Ziemia jest oświetlona równomiernie. Tej doby długości dnia i nocy są jednakowe (12 godzin). Stąd też 21 marca nazwano dniem tzw. równonocy wiosennej. Tego dnia kończy się także noc polarna na biegunie północnym i zaczyna dzień polarny, a na biegunie południowym właśnie zaczyna się noc polarna, a dzień polarny się kończy. Poczynając od tego dnia oświetlenie półkuli północnej zaczyna rosnąć, punkt podsłoneczny (tzn. miejsce, na które padają promienie zenitalne) przemieszcza się stopniowo na północ od równika.
  • 22 czerwca - data ta oznacza początek astronomicznego lata na półkuli północnej i zimy na półkuli południowej. Tego dnia w momencie górowania promienie słoneczne padają prostopadle na Zwrotnik Raka, czyli najdalej jak mogą na północ od równika. Na półkuli północnej trwa wówczas najdłuższy dzień i najkrótsza noc w roku. Z tego względu 22 czerwca nazywa się dniem przesilenia letniego. Na obszarach położonych za północnym kołem podbiegunowym panuje dzień polarny, natomiast za kołem podbiegunowym południowym - noc polarna. Od tej pory na półkuli północnej długość dnia maleje, a punkt podsłoneczny przesuwa się z powrotem w stronę równika.
  • 23 września - jest początkiem astronomicznej jesieni na półkuli północnej i wiosny na półkuli południowej. Tego dnia promienie słoneczne w momencie górowania padają pod kątem prostym na równik (tak jak 21 marca). Ziemia oświetlona jest wówczas równomiernie, czyli noc i dzień trwają tyle samo. Dlatego też 23 września nazywa się dniem równonocy jesiennej. Zaczyna wówczas rosnąć oświetlenie na półkuli południowej i przesuwanie się punktu podsłonecznego coraz dalej w kierunku południowym od równika. Za kołem podbiegunowym północnym kończy się wówczas dzień polarny i zaczyna się noc polarna,.
  • 22 grudnia - dzień ten wyznacza początek astronomicznej zimy na półkuli północnej i lata na półkuli południowej. Tego dnia w momencie górowania promienie słoneczne padają na Zwrotnik Koziorożca, czyli najdalej jak to możliwe na południe. Na półkuli północnej trwa wówczas najdłuższa noc i najkrótszy dzień w roku, stąd dzień ten nazywa się dniem przesilenia zimowego. Za północnym kołem podbiegunowym trwa wówczas noc polarna, a za kołem podbiegunowym południowym - dzień polarny. Od tej pory długość trwania dnia na półkuli południowej zaczyna rosnąć, a punkt podsłoneczny przesuwa się w stronę równika.

Występuje wyraźny związek między kątem padania promieni słonecznych w chwili górowania a szerokością geograficzną.

Nachylenie osi ziemskiej do płaszczyzny orbity jest stałe i wynosi 66°33', tak samo nachylenie płaszczyzny równika ziemskiego do płaszczyzny orbity również jest stałe i wynosi 23°27'. Ze względu na to możliwe było wyznaczenie szerokości geograficznych równoleżników, które są związane ze zmianami oświetlenia Ziemi:

  • koło podbiegunowe północne- 66°33'N,
  • Zwrotnik Raka - 23°27'N,
  • Zwrotnik Koziorożca - 23°27'S,
  • koło podbiegunowe południowe - 66°33'S,

Podczas dni równonocy kąt padania promieni słonecznych w chwili górowania na równiku wynosi 90°, na biegunach - 0°. Stąd wiadomo, iż ze wzrostem szerokości geograficznej o l°, kąt maleje o l°. Wynika z tego, iż tego samego dnia zmiana kąta padania promieni w chwili górowania Słońca o określoną wartość wiąże się ze zmianą o taką samą wartość szerokości geograficznej.

Ze względu na zmiany w oświetleniu poszczególnych szerokości geograficznych w ciągu roku, wyróżnia się strefy oświetlenia Ziemi:

  • strefa międzyzwrotnikowa - rozciąga się między Zwrotnikiem Raka a Zwrotnikiem Koziorożca. W każdym miejscu tej strefy zenitalne położenie Słońca występuje 2 razy w roku, jedynie na zwrotnikach tylko raz - 22 kwietnia na Zwrotniku Raka i 22 grudnia na Zwrotniku Koziorożca. Najmniejszym kątem padania promieni słonecznych w chwili górowania jest od 66°33' na równiku do 43°06' na zwrotnikach. Dla tej strefy charakterystyczne są bardzo małe różnice w czasie trwania dnia i nocy, na zwrotnikach dochodzące do 2 godzin, natomiast na równiku wynoszące 0 godzin.
  • strefy umiarkowane(północna i południowa) - leżą między zwrotnikami a kołami podbiegunowymi. W tych strefach największym kątem padania promieni słonecznych w chwili górowania jest od 90° na zwrotnikach do 46°54' na kołach podbiegunowych, z kolei najmniejszy - od 43°06' do 0°. Noc i dzień nigdy nie trwają tu dłużej niż 24 godziny. Różnice między ich długością rosną ze wzrostem szerokości geograficznej.
  • strefy podbiegunowe(północna i południowa) - leżą między kołami podbiegunowymi a biegunami. W tej strefie maksymalna wysokość Słońca wynosi od 46°54' na kołach podbiegunowych do 23°27' na biegunach. Charakterystyczne są dni i noce polarne, które trwają od 24 godzin na kołach podbiegunowych do sześciu miesięcy na biegunach (na północnym - dzień trwa od 21 marca do 23 września, a noc od 23 września do 21 marca, na południowym - na odwrót).