La Tierra no tiene una forma geométrica definida, pero se asume como un elipsoide de revolución, y presenta varios movimientos: la rotación, sobre sí misma, así como la traslación que realiza alrededor del Sol.

Sobre la traslación debemos considerar que tanto el centro del Sol como el centro de la Tierra se encuentran en el plano de la órbita terrestre (plano orbital). Por ello, su posición no varía durante el movimiento. Además, la enorme distancia entre la Tierra y el Sol hace que los rayos solares lleguen a la Tierra paralelos entre sí y al plano orbital. Cualquiera que sea la posición de la Tierra en su órbita, la parte que recibe los rayos solares -día- queda separada de la que no los recibe -noche- por un círculo máximo, conocido como de círculo de iluminación. Este círculo está contenido en un plano normal al plano orbital que pasa por el centro de la Tierra, por lo que los rayos solares caen perpendiculares a este plano.

Si el eje terrestre fuera perpendicular al plano de la órbita, estaría contenido en el plano del círculo de iluminación y éste coincidiría siempre con un meridiano. Pero como el eje de la Tierra no es perpendicular al plano orbital, el círculo de iluminación, al moverse a lo largo del eje, corta de manera desigual a los paralelos de la Tierra. Es por esto que la duración del día y noche varía a lo largo del año para los diferentes lugares de la superficie terrestre. En algunos sitios, como en los polos, esta variación puede ser muy grande.

Como vimos, la gran distancia entre el Sol y la Tierra hace que los rayos solares lleguen a nuestro planeta paralelos entre sí. Sin embargo, como la Tierra es redonda, la vertical varía en los diferentes puntos de incidencia. Así, el ángulo que forman los rayos solares con la vertical, llamado ángulo de incidencia, no es el mismo en todos los lugares.

Las diferencias en el ángulo de incidencia con que llegan los rayos solares a la Tierra son la causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre. Es mayor la insolación en los lugares en donde el ángulo de incidencia es menor y disminuye la insolación a medida que el ángulo de incidencia de los rayos solares va en aumento, es decir, cuando los rayos solares caen sobre la superficie más oblicuamente.

Por tanto, debido a la forma de la Tierra, haces iguales de rayos solares se reparten entre arcos de diferentes tamaños. Cuando el arco sobre el que caen es menor, los rayos son poco inclinados, el calentamiento es mayor ya que el calor se concentra en un área menor; lo contrario ocurre en arcos mayores cuando los rayos solares son muy inclinados.

En las zonas próximas al Ecuador los rayos solares llegan perpendicularmente a la superficie terrestre o con una pequeña desviación según la época del año. Su capacidad de calentamiento es mayor y se forma una zona de altas temperaturas denominada zona tórrida que se extiende hasta los 23º 27’ a ambos lados del Ecuador, y tiene como límites boreal y austral, respectivamente, los trópicos de Cáncer y de Capricornio. Más allá de ellos, los rayos solares llegan con cierta oblicuidad al horizonte, y dependiendo de la latitud y la época del año, calientan menos y determinan la formación de las zonas templadas boreal y austral, que se extienden hasta la latitud de los círculos polares. En las que la temperatura oscila anualmente en los extremos de calor y frío. Dentro de los casquetes polares del norte y del sur, los rayos del Sol llegan muy oblicuamente al horizonte o se pierden en el espacio sin tocar la superficie. El calentamiento que se produce es casi nulo, y se forman las zonas frías boreal y austral, limitadas por los respectivos círculos polares.