День осіннього рівнодення – це день астрономічного початку осені.
У цей день вересня Сонце сходить точно в точці сходу і заходить точно в точці заходу земного (математичного) горизонту. Ми маємо можливість спостерігати, що воно знаходиться під і над горизонтом однаковий час, тобто день дорівнює ночі.
З астрономії відомо, що вісь обертання Землі нахилена до площини орбіти під кутом 66,5°, і це призводить до зміни пір року на Землі. Якби вісь обертання Землі була перпендикулярною до площини орбіти, то зміни пір року та тривалості дня не відбувалося б, бо Сонце протягом року освітлювало б рівномірно Північну та Південну півкулі нашої планети.
Зараз такі дні, коли Сонце однаково освітлює обидві півкулі Землі, настають тільки двічі на рік – весною 20–21 березня і восени 22–23 вересня, коли на всіх материках однакова тривалість дня – 12 годин. В інші місяці тривалість дня більша або менша за 12 годин і залежить від географічної широти місця спостереження.
Найдовший день у Північній півкулі настає 21–22 червня – початок астрономічного літа, а у Південній півкулі в цей день починається астрономічна зима. Через півроку 21–22 грудня, навпаки, у Північній півкулі настає астрономічна зима, а в Південній – літо.
За рахунок зміни розташування півкуль Зелі відносно Сонця постійно змінюється його видима добова траєкторія відносно горизонту, а відповідно і тривалості дня та ночі.
Внаслідок того, що тропічний рік (проміжок часу між двома послідовними проходженнями Сонця через ту саму точку рівнодення) не збігається із тривалістю календарного року, моменти рівнодення рік у рік зсуваються відносно початку календарної доби. Моменти рівнодення наступають у кожен простий рік на 5 год 48 хв 46 сек пізніше, ніж у попередній, а у вісокосний — на 18 год 11 хв 14 сек раніше; тому моменти рівнодення можуть припадати на різні календарні дати.
Цікавий факт, що в найближчі 100 років найраніші рівнодення будуть в 2096 році, а саме – весняне 19 березня в 14 годин 7 хвилин і осіннє - 21 вересня о 22 годині 58 хвилин. На найближчі 400 років це стане рекордом раннього рівнодення. В 2018 році День осіннього рівнодення припадає на 23 вересня, в той час, як попередні два роки – на 22 вересня.