تحدث الفصول الأربعة لأن محور الأرض مائل بالنسبة إلى مستوى دورانها حول الشمس، وليس بسبب تغير المسافة بين الأرض والشمس. ويؤدي هذا الميل إلى اختلاف كمية الإشعاع الشمسي التي تستقبلها المناطق المختلفة خلال السنة، فتتعاقب فصول الربيع والصيف والخريف والشتاء في العروض الوسطى والعليا.

يميل محور دوران أورانوس بنحو ٩٨ درجة، ولذلك يبدو الكوكب وكأنه يدور وهو مستلقٍ على جانبه. ويرى العلماء أن هذا الميل غير المعتاد ربما نتج عن اصطدام جسم ضخم بالكوكب في بدايات تاريخ المجموعة الشمسية.

تبلغ سرعة دوران نقطة على خط الاستواء حول محور الأرض نحو ١,٦٧٠ كيلومترًا في الساعة، أي أكثر قليلًا من ١,٠٠٠ ميل في الساعة، ثم تنخفض السرعة الخطية كلما اقترب الموقع من القطبين. ولا يشعر الإنسان بالدوران المستمر لأن سرعته تتغير ببطء شديد ولأن الجاذبية والسطح والغلاف الجوي تتحرك جميعًا مع الكوكب.

التوقيت النجمي نظام زمني يقيس دوران الأرض بالنسبة إلى النجوم، بخلاف التوقيت الشمسي الذي يقيسه بالنسبة إلى الشمس ويستخدم في الحياة اليومية. يعتمد الفلكيون عليه لأن النجوم تعود إلى الموضع نفسه في السماء عند الوقت النجمي نفسه كل يوم، ولا يحدث ذلك بالطريقة ذاتها في التوقيت الشمسي. يتكون اليوم النجمي من دورة أرضية كاملة بالنسبة إلى خط وهمي يصل مركز الأرض بنجم، وهو أقصر من اليوم الشمسي لأن الأرض تكون قد تقدمت في مدارها حول الشمس أثناء دورانها، فتحتاج إلى وقت إضافي كي تعود الشمس إلى الموضع الظاهري نفسه. ويستخدم الفلكيون أيضاً مفاهيم نجمية أخرى مثل السنة النجمية والفترة النجمية للكواكب لقياس الحركة المدارية بدقة.

تُعرف النقطة التي يمتد إليها محور دوران الأرض نحو الشمال على الكرة السماوية باسم القطب السماوي الشمالي، بينما يسمى الامتداد المقابل في الجنوب القطب السماوي الجنوبي، ويُستخدم هذان القطبان مرجعًا في رسم الخرائط السماوية.