Rotasi adalah perputaran benda pada suatu sumbu yang tetap

Bumi berputar pada porosnya dari barat ke timur yang disebut dengan rotasi. Rotasi ini memerlukan waktu 23 jam 56 menit atau 24 jam kurang 4 menit. Arah rotasi dari barat ke timur menyebabkan peredaran semu harian semua benda langit berarah timur barat. Kecepatan rotasi di katulistiwa berbeda dengan di lintang pertengahan, misalnya di 40° LU semakin jauh dari katulistiwa, makin berkurang kecepatan rotasinya bahkan jika kita berdiri di titik kutub utara atau titik kutub selatan kita akan berputar di tempat kita berdiri 24 jam kurang 4 menit sekali putaran. Akibat rotasi bumi yaitu adanya siang dan malam.

Selain berotasi bumi seperti halnya planet lain dalam tata surya beredar mengelilingi matahari (revolusi). Bidang orbit bumi mengelilingi matahari dinamakan ekliptika. Lama revolusi bumi 365 hari 6 jam 9 menit dan 10 detik inilah yang dinamakan satu tahun siderik (satu tahun bintang) Arah revolusi bumi itu negatif yaitu arah peredarannya berlawanan dengan arah pergerakan jarum jam.

Dalam revolusinya sumbu bumi miring 66,5° terhadap bidang ekliptika dengan arah kemiringan yang tetap. Karena kemiringan inilah matahariseolah-olah bergeser antara garis Balik Utara (GBU) dengan Garis Balik Selatan (GBS). GBU ialah garis lintang 23,5° Utara dan GBS adalah garis lintang 23,5° selatan.

Pada tanggal 21 Maret matahari beredar di katulistiwa, lalu berangsur-angsur bergeser ke arah Utara sampai ke GBU tanggal 21 Juni. Matahari kembali lagi bergeser ke arah katulistiwa tanggal 23 september. Lalu bergeser ke arah selatan sampai ke GBS tangal 22 Desember lalu kembali lagi kekatulistiwa demikian seterusnya. Inilah yang menyebabkan lama siang dan malam tidak selalu sama.

Revolusi bumi juga mengakibatkan pergantian musim dan adanya perhitungan tarikh (penanggalan) matahari atau solar kalender. Dalam peredarannya 1 tahun matahari sama dengan 365 hari 5 jam 48 menit 46 detik yang disebut 1 tahun trofik selain itu ada juga yang disebut dengan 1 tahun siderik yaitu period Revolusi bumi selama 365 hari 6 jam 9 menit 10 detik. Sedangkan yang dipakai acuan dalam penanggalan yang kita gunakan (masehi) ialah 1 tahun trofik yaitu 365,2422 hari.

Jumlah rata-rata pertahunnya yang digunakan dalam kalender Masehi sekarang adalah 365,24 hari (tarikh Gregorian). Dan sebelumnya, kalender Masehi menggunakan tarikh Julian yang jumlah rata-rata pertahunnya 356,25 hari.

Rotasi adalah perputaran benda pada suatu sumbu yang tetap, misalnya perputaran gasing dan perputaran bumi pada poros/sumbunya. Untuk bumi, rotasi ini terjadi pada garis/poros/sumbu utara-selatan (garis tegak dan sedikit miring ke kanan). Jadi garis utara-selatan bumi tidak berimpit dengan sumbu rotasi bumi, seperti yang terlihat pada "globe bola dunia" yang digunakan dalam pelajaran ilmu bumi/geografi. Kecepatan putaran ini diukur oleh banyaknya putaran per satuan waktu. Misalnya bumi kita berputar 1 putaran per 24 jam. Untuk rotasi mesin yang berputar lebih cepat dari rotasi bumi, kita pakai satuan rotasi per menit (rpm). Rotasi per menit atau revolusi per menit (rpm) adalah unit untuk frekuensi. Umumnya, rpm digunakan untuk menyatakan kecepatan rotasi (perputaran). Contoh: mesin mobil berputar antara 600 sampai 6.000 rpm, plat piringan hitam berputar pada 78 rpm, Cakram CD Audio berputar dengan kecepatan antara 180 - 500 rpm.

Eksentrisitas adalah gambaran imajiner dari bentuk orbit bumi terhadap matahari. Variasi orbit bumi pada matahari dimulai dari orbit yang hampir berbentuk lingkaran dimana nilai e=0.0005 hingga bentuknya memanjang dengan e=0.0607. Nilai ini akan sangat mempengaruhi perbedaan musiman, ketika bumi dekat dengan matahari maka bumi akan memperoleh radiasi surya yang tinggi, sebaliknya ketika bumi berada pada posisi terjauh dari matahari maka radiasi yang akan diterima akan rendah. Sehingga jika posisi bumi dekat dengan matahari dan terjadi pada musim dingin maka musim dingin itu akan lebih panas begitu juga pada musim panas maka musim panas akan lebih panas. Total radiasi surya pada saat terjadi perihelion kira-kira 23 % lebih besar dari aphelion.

Obliquity adalah variasi kemiringan poros bumi dari bidang orbit. Variasi kemiringan adalah 22.1o and 24.5o dan rata-rata yang kita gunakan adalah 23.5o .Perubahan kemiringan ini menghabiskan waktu sekitar 40.000 tahun setiap siklusnya jadi waktu yang dibutuhkan cukup panjang. Karena terjadi perubahan kemiringan ini maka musim di muka bumi menjadi lebih tidak terkendali. Jika kemiringan bumi bertambah maka musim panas akan lebih panas dan musim dingin akan lebih dingin. Sebaliknya jika terjadi pengurangan kemiringan berarti musim panas akan menjadi lebih dingin dan musim dingin akan menjadi lebih panas. Sebagai contoh, jika terjadi kenaikan 1 derajat kemiringan maka energi yang diterima akan meningkat sebesar 1%, wow…saat ini pergerakan mencapai 1.4 km/abad sehingga kemiringan menurun -46.85 inches/century (Berger, 2001).

Presisi adalah perubahan arah orientasi sumbu rotasi bumi. Siklus ini menghabiskan waktu selama 19.000-23.000 tahun. Presisi diakibatkan karena dua aktor yaitu guncangan sumbu rotasi bumi dan perputaran pada orbit elips pada bumi sendiri. Jika obliquity mengakibatkan perubahan kemiringan poros bumi maka presisi akan mengkibatkan perubahan arah rotasi bumi. Dampaknya adalah terjadi perubahan tanggal perihelion dan aphelion dan hal ini akan meningkatkan kontras musim pada salah satu belahan bumi dan sementara pada bagian lainnya penurunan, sebagai contoh saat ini posisi bumi sangat dekat dengan matahari pada saat winter di musim dingin pada bumi belahan utara sehingga musim dingin akan lebih panas dan sebaliknya.