Že v starih časih so ljudje opazili, da podnevi sonce in na nočnem nebu - skoraj vse zvezde - občasno ponavljajo svojo pot. To nakazuje, da sta za ta pojav dva razloga. Ali se Zemlja vrti okoli Sonca na ozadju fiksnega zvezdnega neba ali pa se nebo vrti okoli Zemlje. Zdelo se je, da je Claudius Ptolemy, izjemni starogrški astronom, znanstvenik in geograf, to vprašanje rešil tako, da je vse prepričal, da se Sonce in nebo vrtita okoli negibne Zemlje. Kljub temu, da geocentrični sistem ni mogel razložiti številnih astronomskih pojavov, so se s tem sprijaznili.
Heliocentrični sistem, ki temelji na drugi različici, si je v dolgem in dramatičnem boju pridobil priznanje. Giordano Bruno je umrl na grmadi, ostareli Galileo je priznal "pravilnost" inkvizicije, a "…navsezadnje se vrti!"
Danes velja, da je vrtenje Zemlje okoli Sonca popolnoma dokazano. Zlasti gibanje našega planeta po krožni orbitidokazujeta aberacija zvezdne svetlobe in paralaktični premik s periodičnostjo, enako eno leto. Danes je bilo ugotovljeno, da smer vrtenja Zemlje, natančneje njenega baricentra, vzdolž orbite sovpada s smerjo njenega vrtenja okoli svoje osi, torej poteka od zahoda proti vzhodu.
Obstaja veliko dejstev, ki kažejo, da se Zemlja giblje v vesolju po zelo zapleteni orbiti. Vrtenje Zemlje okoli Sonca spremljajo njeno gibanje okoli osi, precesija, nutacijska nihanja in hiter let skupaj s Soncem v spirali znotraj Galaksije, ki prav tako ne miruje.
Rotacija Zemlja okoli Sonca, tako kot drugi planeti, poteka po eliptični orbiti. Zato je Zemlja enkrat letno, 3. januarja, čim bližje Soncu in enkrat, 5. julija, se od njega oddalji na največjo razdaljo. Razlika med perihelom (147 milijonov km) in afelijem (152 milijonov km) v primerjavi z razdaljo od Sonca do Zemlje je zelo majhna.
Ko se naš planet giblje vzdolž okrog sončne orbiti, naredi 30 km na sekundo, Zemljina revolucija okoli Sonca pa je končana v 365 dneh in 6 urah. To je tako imenovano siderično ali zvezdno leto. Za praktično udobje je običajno upoštevati 365 dni v letu. "Dodatnih" 6 ur v 4 letih se sešteje 24 ur, torej en dan več. Ti (tekoči, dodatni) dnevi se dodajo februarju enkrat na 4 leta. Zato v našem koledarju 3 leta vključujejo 365 dni, prestopno leto - četrto leto pa 366 dni.
Os lastne rotacije Zemlje je nagnjena k orbitaliravnina pod kotom 66,5°. V zvezi s tem med letom sončni žarki padejo na vsako točko na zemeljskem površju pod
. koti. Tako v različnih letnih časih točke na različnih poloblih Zemlje prejmejo hkrati neenako količino svetlobe in toplote. Zaradi tega imajo v zmernih zemljepisnih širinah letni časi izrazit značaj. Hkrati pa skozi vse leto sončni žarki na ekvatorju padajo na Zemljo pod enakim kotom, zato se tam letni časi med seboj nekoliko razlikujejo, pade na zemljepisno širino 23,5°. Zato od ekvatorja do 66,5° dan postane daljši od noči. Severno od zemljepisne širine 66,5° je polarni dan.
