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  Земна вісь 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 дві 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. Вони називаються днями рівнодення. В дати тривалість дня більша або менша за 12 годин і залежить від географічної широти місця спостереження.

Найдовший день у Північній півкулі (день літнього сонцестояння) настає 20–22 червня — початок астрономічного літа, а у Південній півкулі в цей день починається астрономічна зима. Через півроку 20—22 грудня (день зимового сонцестояння), навпаки, у Північній півкулі настає астрономічна зима, а в Південній —  літо.

За рахунок річного руху Землі ми спостерігаємо видимий рух Сонця по зодіакальному колу – екліптиці.

Сонцестояння — явище, при якому центр Сонця у своєму видимому русі по екліптиці найбільше віддаляється від небесного екватора – на +23,5°.' (точка літнього сонцестояння), або на -23° 27' (точка зимового сонцестояння).

За рахунок зміни положення Сонця відносно небесного екватора постійно змінюється його добова траєкторія, а відповідно і тривалості дня та ночі і полуденна висота.

Внаслідок того, що проміжок часу між двома послідовними проходженнями Сонця через ту саму точку сонцестояння не збігається із тривалістю календарного року, моменти сонцестояння рік у рік зміщуються відносно початку календарної доби. Моменти сонцестояння наступають у простий рік на 5 годин 48 хвилини 46 секунд пізніше, ніж у попередній, а у вісокосний -на 18 годин 11 хвилин 14 секунд раніше; тому моменти сонцестояння можуть припадати на дві сусідні календарні дати.

Протягом декількох сусідніх днів сонцестояння Сонце майже не змінює схилення, його полуденні висоти в небі майже незмінні; звідси й походить сама назва сонцестояння. Зі спостережень висот Сонця біля епох обох сонцестоянь виводиться величина нахилу площини екліптики до площини екватора.

Цьогоріч Сонце проходить точку літнього сонцестояння 21 червня о 3 годині 32 хвилині за часом Гринвіцького меридіану (UT) або о 6 годині 32 хвилині за Київським часом. Після 21 червня тривалість дня в нашій півкулі почне зменшуватись до найближчого дня зимового сонцестояння (21 грудня).

Підготував доцент фізики та методики її викладання Волчанський О.В.