信使號」水星探測器在重力輔助下掠過地球時拍攝了幾張令人驚嘆的照片。信使號水星雙成像系統(MDIS)使用廣角相機拍攝了數百張照片，並將它們按順序排列成電影，記錄了信使號離開地球時的景象。然而，地球360度旋轉所需要的時間不是24小時，而且一天也不是24小時。人類在標記時間的流逝時，對每一天都一視同仁：24小時。
由克裡斯蒂安·惠更斯製作的最早的時鐘之一，它的工作原理是固定周期擺。這隻鍾至今仍然存在，你可以在阿姆斯特丹國立博物館找到它。雖然它準確地記錄了時間，但不能說24小時是真正的太陽日，也不是每天都一樣。然而，24小時僅僅是一個地球日的平均長度，事實上，大多數日子不是長就是短。
雖然地球繞軸360度旋轉需要23小時56分4.09秒，但地球相對於太陽也在運動。如果我們要求太陽從一天到第二天到達天空中相同的(縱向)點，我們還需要考慮地球的運動。地球自轉360度需要3分55秒91，而一天並不需要這麼長的時間。
地球繞太陽公轉，其旋轉軸如圖所示。我們太陽系的所有星球都有由它們的軸向傾角、軌道的橢圓度或兩者的組合決定的季節。這些因素也決定了一天長度的變化，以及日出/日落時間的變化。地球需要多旋轉一點，超過360度，才能看到太陽每天到達相同的表面位置。這就是天文學家所說的恆星日，與普通的太陽日截然不同。
地球和火星的軌道，按比例排列，從太陽系的北方向看。根據克卜勒第二定律，由於角動量守恆，每顆行星在相同的時間內掃出相同的面積。這意味著，從任何行星的年度角度來看，太陽在全年中穿過天空的速度都會發生變化。我們需要太陽回到它前一天的位置，這就需要考慮到地球在太空中的運動。
繞太陽公轉一周的行程是9.4億公裡。地球每天要在太空中多走300萬公裡，這就保證了繞地球軸360度旋轉不會使太陽每天在天空中恢復到相同的相對位置。這就是為什麼我們的一天要比23小時56分鐘長，這是一個完整的360度旋轉所需要的時間。由於繞太陽公轉，地球必須自轉約361°來表示太陽日。
在365天的時間裡，太陽似乎不僅在天空中上下移動，這是由我們的軸向傾斜決定的，而且是由我們圍繞太陽的橢圓軌道決定的。當這兩種效果結合在一起時，圖8所示的縮窄結果被稱為曲線。這裡展示的太陽圖片是從凱撒·坎圖在墨西哥一年的觀測中挑選出來的52張照片。這個額外的自轉需要235.91秒，這就是為什麼我們的太陽日平均是24小時。
我們的軌道的橢圓性質(左)和我們的軸向傾斜(中)對太陽在天空中的位置的影響結合在一起，形成了我們從地球上觀察到的曲線形狀(右)。但是地球的軌道速度並不均勻：它在近日點附近(1月初)更快，在遠日點附近(7月初)更慢。
萬有引力理論可以解釋觀測到的行星軌道，克卜勒第二定律可以從這一理論推導出來：圍繞太陽運行的行星在相同的時間內掃出相同的區域。請注意，這意味著當地球在近日點(離太陽最近的地方)時，它移動得更快，而當它在遠日點(離太陽最遠的地方)時，它移動得更慢。地球圍繞太陽的實際運動從29.3千米/秒到30.3千米/秒不等。
由於角動量守恆，行星穩定地沿著軌道運動。由於沒有辦法獲得或失去角動量，它們只能任意地停留在橢圓軌道上，直到遙遠的未來。地球在每年1月3日左右最接近太陽，而在7月初最遙遠。美國航天局/噴氣推進實驗室把這個因素考慮進去，我們一天的長度在一年中變化大約±4秒。
時間方程由行星的軌道形狀和軸向傾角以及它們的排列方式決定。在最接近6月至日的月份(當地球接近遠日點，即離太陽最遠的位置)，它的移動速度是最慢的，這就是為什麼這部分的曲線被擠壓，而12月至日，發生在近日點附近，被拉長。注意，當時間方程的導數為零時，在那個緯度上的觀測者將看到一天24小時。
當地球繞軸自轉並繞太陽公轉一周時，太陽的表面位置似乎每天都在變化，呈現出這個特殊的形狀：地球的曲線。曲線的傾斜度將與一天中拍攝圖像的時間相對應，而地平線上的高度將取決於你的緯度。然而，如果你每天在同一時間拍照，這種形狀總是可以從地球上複製出來。每年只有四次，與緯度有關，實際上是24小時。
就在800年前，近日點和冬至是一致的。由於地球軌道的進動，它們正在慢慢地分離，每21000年完成一個完整的周期。5000年後，春分和地球最接近太陽的時間將重合。這是一個微小的、微妙的影響，它使一天的確切長度與24小時相比又產生了一個微小的偏差，但與地球繞軸自轉和繞太陽公轉相比，這是微不足道的。