هل تدور الشمس حول نفسها؟
يتميز دوران الشمس بالتغير تبعاُ للعرض الجغرافي لأن الشمس مكونة من بلازما غازية. ويلاحظ أن نسبة الدوران تكون الأعلى عند خط الاستواء الشمسي (خط العرض φ=0o) وتقل هذه السرعة كلما ازداد خط العرض. ويصف الدوران التفاضلي للشمس من خلال المعادلة التالية:
تدور الأرض حول الشمس في مدار قريب من قطع ناقص، والمسافة المتوسطة بين مركزي الشمس والأرض حوالي 150000000 كم. وبينما تدور الأرض حول الشمس دورتها السنوية وحول نفسها مرة كل يوم فإن الشمس تدور حول محورها دورة كل شهر من شهور الأرض.
و محور دوران الأرض حول نفسها هو ما يعرف بإسم المحور القطبي يميل دائما بزاوية 23٫5 درجة تقريبا علي المحور العمودي علي مستوي دوران الأرض حول الشمس ويسمي . هذا الميل للمحور القطبي يؤدي إلي أن يكون نصف الكرة الشمالي مائل ناحية الشمس في الصيف وبعيدا عن الشمس في الشتاء مما ينتج عنه تغير زاوية ميل أشعة الشمس علي الأرض مع تغير الأيام علي مدار السنة وبدوره يغير فصول السنة.
في فترة الانقلاب الشتوي يكون القطب الشمالي مائلا بزاوية 23٫5 درجة بعيدا عن الشمس، وهذا يعني أن كل النقط الواقعة أعلي الدائرة القطبية الشمالية تكون في ظلام تام، بينما تكون النقط الواقعة أسفل الدائرة القطبية الجنوبية واقعة في ضوء مستمر أي تستقبل أشعة الشمس علي مدار 24 ساعة. ويكون الوضع عكس ذلك في الإنقلاب الصيفي .
أما في فترتي الاعتدال الربيعي (21 مارس) والخريفي (21 سبتمبر) واللذان يمثلان فترة تساوي الليل والنهار لجميع النقط الواقعة، يكون كل من القطب الشمالي والجنوبي علي مسافات متساوية من الشمس. وحيث أن شدة الإشعاع الذي يتم إستقباله عند نقطة ما علي سطح الأرض يتوقف علي العلاقة الهندسية بين سطح الاستقبال علي الأرض ومصدر الإشعاع وهو الشمس، فإنه من الضروري معرفة تغير زاوية ميل الشعاع لأي نقطة في أي يوم وفي أي لحظة والذي يمكن تحقيقه من دراسة الزوايا الشمسية المختلفة.