El costat de la Terra que mira al Sol experimenta el dia, mentre que el costat oposat experimenta la nit. El temps que triga la Terra a girar al voltant del seu eix de manera que el Sol torni a la mateixa posició en el firmament defineix la durada del dia (solar), que de mitjana és de 24 hores.
L'eix de rotació de la Terra està inclinat 23,4o en relació amb la línia perpendicular al seu pla orbital al voltant del Sol. Per això, durant una part de l'òrbita de la Terra al voltant del Sol, l'hemisferi nord o sud està inclinat cap el Sol mentre que l'altre se n'allunya. En el primer es viu l'estiu, ja que la llum solar cau més directament sobre la seva superfície i els dies són més llargs perquè el Sol arriba a una altitud més elevada en el cel. Mentrestant, l'hemisferi inclinat lluny del Sol experimenta l'hivern perquè la llum solar cau en un angle molt inclinat respecte a la superfície de la Terra, cosa que fa que s'estengui sobre una àrea més gran. Els dies es fan més curts perquè el Sol es troba a una altitud més baixa en el cel.
A mesura que la Lluna orbita la Terra, la seva posició relativa respecte al Sol i la Terra canvia. La regió de la superfície de la Lluna il·luminada per la llum solar canvia i produeix les diferents fases que veiem des de la Terra: Lluna nova, Lluna creixent, Lluna plena i Lluna minvant que triguen 29,53 dies de Lluna plena a Lluna plena. Si bé les fases de la Lluna són (més o menys) les mateixes per a qualsevol observador de la Terra, l'orientació de la Lluna variarà en funció de l'hemisferi de l'observador. Per exemple, alguns observadors poden veure la fase creixent de la Lluna oberta a l'esquerra mentre que altres, observant la mateixa fase però des d'una ubicació diferent, poden veure-la oberta a la dreta.
De tant en tant, quan la Lluna passa exactament entre el Sol i la Terra, la Lluna bloqueja la llum del Sol i projecta una ombra sobre la Terra i crea un eclipsi solar. De tant en tant, la Terra es pot trobar exactament entre el Sol i la Lluna. Aleshores, la Terra projecta una ombra sobre la Lluna, n'enfosqueix la superfície i crea un eclipsi lunar. Els eclipsis poden ser parcials, quan només s'eclipsa una fracció de l'objecte, o totals, quan s'eclipsa tot l'objecte. Un eclipsi de Lluna només es produeix quan la Lluna és plena i, en conseqüència, només es pot observar de nit. Des d'un lloc qualsevol de la Terra, és més probable veure un eclipsi lunar que un eclipsi solar. Els eclipsis de Lluna també duren períodes de temps més llargs que els eclipsis de Sol.
La Lluna i, en menor mesura, el Sol, són la causa de les marees a la Terra. Tant en el costat més proper a la Lluna i més proper al Sol, com allunyada d'ells, la superfície terrestre s'infla una mica, especialment els oceans. A mesura que la Terra gira, aquests bonys arriben a les costes, fent que hi augmenti el nivell de l'aigua. Quan el Sol, la Terra i la Lluna estan gairebé en línia recta (durant la Lluna plena i la Lluna Nova), experimentem "marees de primavera", més altes. En canvi, quan el Sol i la Lluna estan en angle recte l'un amb l'altre respecte a la Terra (durant el primer i tercer quart de la Lluna), experimentem "marees mortes", més baixes.
El Sol és la principal font d'energia utilitzada per les formes de vida que hi ha a la Terra. Per exemple, les plantes fan la fotosíntesi mitjançant la llum solar, cosa que permet el seu creixement i, en conseqüència, la producció d'oxigen molecular. Aquest oxigen és usat pels animals per respirar. Es creu que la devastació del medi ambient global quan un asteroide va xocar amb la Terra va ser la causa de l'extinció dels dinosaures no voladors i de la majoria d'espècies de la Terra. L'explosió resultant va transportar grans quantitats de pols a l'atmosfera, va bloquejar la llum del Sol i va provocar un llarg hivern. La llum solar també afecta la nostra salut física i mental. Quan s'exposa a la llum solar, la nostra pell produeix vitamina D, que juga un paper important en els processos bioquímics del nostre cos. Alguns estudis mostren una relació entre la depressió humana i la manca d'exposició a la llum solar.
Durant una erupció solar, les partícules carregades (principalment electrons i protons) del Sol travessen els 150 milions de quilòmetres que separen el Sol de la Terra. S'enganxen en el camp magnètic terrestre, flueixen cap els pols magnètics i interactuen amb les partícules de l'atmosfera. La més ràpida d'aquestes partícules pot viatjar del Sol a la Terra en aproximadament mitja hora; la més lenta triga uns cinc dies. De vegades, aquestes tempestes de partícules pertorben el camp magnètic de la Terra i malmeten els satèl·lits i les xarxes elèctriques. Sovint, les partícules del Sol interaccionen amb l'oxigen i el nitrogen de l'atmosfera terrestre. Aquesta interacció dona lloc a les aurores: uns meravellosos espectacles que il·luminen el cel nocturn al voltant dels pols magnètics dels hemisferis nord (aurora boreal) i sud (aurora austral).
Les eines i els mètodes analítics emprats per estudiar les dades astronòmiques s'han aplicat a la indústria, les ciències mèdiques i la tecnologia que fem servir cada dia. Els detectors desenvolupats originalment per a la investigació astronòmica també es fan servir en càmeres digitals, com ara les dels telèfons mòbils. El vidre especial desenvolupat per als telescopis astronòmics es fa servir en la fabricació de pantalles LCD i xips d'ordinador, així com en fogons de ceràmica. La transferència de coneixements entre l'Astronomia i la medicina ha contribuït al desenvolupament de la ressonància magnètica (RM) i la tomografia computada (TC), entre altres invents.
