地球的自轉軸與地球繞行太陽公轉的平面（法向量）夾角是23.5°，所以當地球繞行到自轉軸傾向太陽的方向時，太陽會直射到地球的北緯23.5°（北迴歸線），稱為夏至（圖1-84）。如果採用前面天球的概念，我們可以將此時的太陽繪製在天球上相對的位置。這一天太陽的運行軌跡，就近似一個恆星在相同位置的運行軌跡。
過了夏至之後，隨著地球繞行太陽的位置變化，太陽直射地球的緯度會漸漸降低，相當於太陽在天球上的位置也慢慢從天球北半球移向天球赤道。當地球移動到太陽直射地球赤道的那一天稱為秋分，此時太陽在天球上的位置則移動到了天球的赤道上。隨著地球繼續繞行太陽，太陽在天球上的位置就漸漸往南移，直到天球赤道以南23.5°，此時太陽直射地球的南迴歸線，稱為冬至。這一天之後，太陽的位置就會開始往天球的北方移動，在春分時經過天球赤道，並在夏至時再次抵達天球赤道以北23.5°的位置。
我們根據不同季節太陽在天球上的位置，可以比照恆星運行軌跡的的原理，理論上當天的太陽看起來會繞行地球的自轉軸（天北極和天南極的連線）一周（圖1-85）。再將位處在臺灣（約北緯24°）的觀測者及地面的角度一併考慮，就可以得到夏至當天的太陽會從東北方升起，運行達天頂附近後，往西北方的地面落下。其他季節的運行也都和我們先前的觀測結果（圖1-82、圖1-83）一致。
同樣的道理，在不同緯度所觀察到的太陽運行軌跡也會不同，就像是觀察恆星運行軌跡時的原理一樣。以北極地區為例，太陽一天之中的運行軌跡，類似於在天空中水平繞行一圈（圖1-86）。夏至時太陽的仰角最高，但也只有23.5°，這段時間的太陽會整天在空中運行，稱為永晝。夏至之後，太陽每天的仰角漸漸降低，在秋分時太陽到達地平線。雖然此時看起來很像我們平時看到的日落，但北極的日落會持續一整天，甚至連續好幾天。然後又是很長一段日子的黃昏景象，直到太陽完全進入地平面之下，一整天的景色都變成一片黑暗，此時稱為永夜。
