贯穿地球中心与南、北极相连的线称为地轴。地球除了绕地袖自转外，还在椭圆形轨道上围绕太阳公转，运行周期为一年。椭圆的偏心率不大，1月1日近日点时，日地距离为147．1×106km，7月1日远日点时为152.1×106km，相差约为3％。地球自转袖与椭圆轨道平面(称黄道平面)的夹角为66°33′，该轴在空间的方向始终不变，因而赤道平面与黄道平而的夹角为23°27′。但是，地心与太阳中心的连线(即午时太阳光线)与地球赤道平面的夹角是一个以一年为周期变化的量，它的变化范围为土23°27′，这个角就是太阳赤纬角。赤纬角是地球绕日运行规律造成的特殊现象，它使处于黄道平面不同位置上的地球接受到的太阳光线方向也不同，从而形成地球四季的变化，如图2.2所示。北半球夏至(6月22日)即南半球冬至，太阳光线正射北回归线δ＝23°27′；北半球冬至(12月22日)即南半球夏至，太阳光线正射南回归线，δ＝－23°27′；春分及秋分太阳正射赤道，赤纬角都为零，地球南、北半球日夜相等。每天的赤纬角可由下式计算：
                                                （2-1）
式中，n是所求日期在一年中的日子数，也可借助表2.1查出。

图2.2 地球绕太阳运行图
2．地球的自转与太阳时
地球始终绕着地轴由西向东在自转，每转一周(360°)为—昼夜(24小时)。显而易见；对地球上的观察者来说，太阳每天清晨从东方升起，傍晚由西方落下；时间可以用角度来表示，每小时相当于地球自转15°。
    在以后导出的太阳角度公式中，涉及的时间都是当地太阳时，它的特点是午时(中午12点)阳光正好通过当地子午线，即在空中最高点处，它与日常使用的标准时间并不一致。转换公式为：
                   太阳时＝标准时间+E±4(Lst－Lloc)                        （2-2）
式中， L st ——制定标准时间采用的标准经度，( °)；
   L loc——当地经度，( °)。
   所在地点在东半球取负号，西半球取正号。
我国以北京时为标准时间，式（2-2)成为
太阳时＝北京时+E－4(120—Lloc)                           (2-3)
转换时考虑了两顶修正，第一项E是地球绕日公转时进动和转速变化而产生的修正，时差E以分为单位，可按下式计算
    E＝9.87sin2B－7.53cosB—1.5sinB                          (2-4)
式中， ；
      n为所求日期在一年中的日子数，1≤n≤365。时差E也可以从图2.3上查出。
第二项是考虑所在地区的经度Lloc与制定标准时间的经度(我国定为东经120°)之差所产生的修正。由于经度每相差1°，在时间上就相差4min，所以公式中最后一项乘4，单位也是分。