Починаючи з 16-го століття, коли Микола Коперник продемонстрував, що Земля обертається навколо Сонця, вчені почали невпинно працювати, щоб перенести цей процес у математичні терміни. Адже якщо це яскраве небесне тіло, від якого залежать сезони, добовий цикл, і все життя на Землі, не обертається навколо нас, то, яка ж природа нашої орбіти по відношенню до нього?

Перш за все, швидкість обертання Землі навколо Сонця дорівнює 108,000 км / год. Тобто наша планета проробляєшлях в 940000000 км за одну орбіту. Один оборот займає 365.242199 середніх сонячних днів. Це і пояснює, чому потрібен додатковий календарний день кожні чотири роки (під час високосного року).

Дистанція планети від Сонця залежить також від орбіти. Неймовірно, але відстань Землі і Сонця ніколи не буває однаковим. (Цілком закономірне явище, тому що поки Земля робить один оборот навколо Сонця, Сонце за цей час проходить якийсь відстань в поясі Орина нашого Чумацького Шляху, а значить змінюються і відстані між Сонцем і Землею, набуваючи овальну орбіту). Всього виділяють два періоди. Перший - перигелій, коли планета ближче до Сонця. Як правило, це припадає на 3 січня. У цей час відстань складає близько 147 098 074 км. Другий - афелій, період максимального віддалення. Це відбувається ближче до 4 липня, і дистанція займає близько 152 097 701 км. І жителі північної півкулі можуть помітити, що "тепла" або "холодна" погода не відповідають звичайному уявленню. (Коли в Північній півкулі зима, Земля знаходиться на мінімальній відстані від Сонця) Такий стан визначається осьовим нахилом, про який ми поговоримо нижче.

У науці користуються таким визначенням як середня астрономічна одиниця. Це середня відстань від Землі до Сонця - близько 149 600 000 км.

Далі розглянемо форму орбіти Землі. Замість ідеального кола, планета рухається навколо головної зірки за розширеною круглої або овальної траєкторії - "еліптична орбіта". Цю орбітальну картину вперше описав Йоганн Кеплер, німецький математик і астроном, в своїй фундаментальній праці «Astronomia nova» ( «Нова астрономія»).

Після вимірювання обертів Землі і Марса, він зауважив, що періодично їх орбіти прискорювалися або сповільнювалися. Це збіглося безпосередньо з періодом планетних афелій і перигелій. Вчений дійшов висновку, що віддаленість від Сонця має прямий вплив до швидкості орбіти. І також це означало, що обертання Землі та Марса не відбувається за зовсім круглим напрямками.

В описі природи еліптичних орбіт, вчені використовують фактор, відомий як "ексцентриситет", який виражається у вигляді числа між нулем і одиницею. Якщо ексцентриситет планети близький до нуля, то форма еліпса близька до кола. Якщо ж показник ближче до одиниці, еліпс подовжений.

Ексцентриситет у нашій орбіти менше 0,02. Тобто форма орбіти дуже близька до кругової. Завдяки тому різниця між відстанню Землі від Сонця в перигелії і афелії дуже невелике - менше 5 млн км.

Коротше кажучи, коли північна півкуля звернено до Сонця, воно відчуває зимовий час, а на південному - літо. Пів року тому, коли північна півкуля повертається до палаючого джерела, порядок змінюється на протилежний.

У північній півкулі є такий розподіл:

- зимове сонцестояння відбувається ближче до 21 грудня.

- літній - 21 червня.

- весняне - 20 березня.

- осіннє - 23 вересня.

Все це визначається нахилом осі, яке в обох півкуль завжди протилежно.

Хоча Земля має перигелій (найближча відстань до Сонця), і афелій, (максимальна віддаленість), різниця між цими дистанціями занадто мала для істотного впливу на сезони Землі і її кліматичні умови.

Інша цікава особливість орбіти Землі має відношення до точок Лагранжа. Це п'ять позицій в орбітальній конфігурації Землі поєднують гравітаційне тяжіння Землі і Сонця і дають досить центростремительной сили, необхідної для їх орбіти.

L4 і L5 точки знаходяться на кінцях двох рівносторонніх трикутників, де Сонце і Земля утворюють дві нижні точки. Ці точки розташовані уздовж орбіти Землі, де L4 в 60 ° позаду нього і L5 60 ° попереду. Ці дві точки Лагранжа стійкі, тому вони є популярними "трасами" для супутників і космічних телескопів.

Дослідження орбіти Землі навколо Сонця допомогло вченим зрозуміти руху інших планет. Розуміння, в якому місці розташована планета по відношенню до своєї головної зірки, знаючи її орбітальний період, осьової нахил, і безліч інших факторів, дає реальний шанс зрозуміти, чи є життєві форми і що існувало там раніше.