El lado de la Tierra que está de cara al Sol experimenta el día, mientras que el lado opuesto experimenta la noche. El tiempo que tarda la Tierra en girar alrededor de su eje, de manera que el Sol vuelva a la misma posición en el cielo, define la duración del día (solar), que en promedio es de 24 horas.
El eje de rotación de la Tierra está inclinado 23,4º con respecto a la línea perpendicular a su plano orbital alrededor del Sol. Por esta razón, durante parte de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, el hemisferio Norte o Sur está inclinado hacia el Sol mientras que el otro está inclinado en sentido contrario. El primero experimenta el verano, ya que la luz solar incide más directamente sobre su superficie y los días son más largos porque el Sol alcanza una mayor altitud en el cielo. Por otro lado, el hemisferio inclinado lejos del Sol experimenta el invierno porque la luz solar cae en un ángulo muy inclinado hacia la superficie de la Tierra, causando que se extienda sobre un área mayor. Los días se acortan porque el Sol está a menor altitud en el cielo. En la franja ecuatorial este fenómeno es casi imperceptible, ya que la luz solar incide casi de la misma forma durante todo el año.
A medida que la Luna orbita alrededor de la Tierra, su posición relativa con respecto al Sol y la Tierra cambia. La región de la superficie de la Luna que está iluminada por la luz solar cambia, produciendo las diferentes fases que vemos desde la Tierra - Luna nueva, cuarto creciente, Luna llena y cuarto menguante, tomando 29,53 días ir de la Luna llena a la Luna llena. Mientras que las fases de la Luna son (más o menos) las mismas para cualquier observador en la Tierra, la orientación de la Luna variará, dependiendo del hemisferio del observador. Por ejemplo, algunos observadores podrían ver la media luna abierta a la izquierda mientras que otros, observando la misma fase, pero desde un lugar diferente, podrían ver la media luna abierta a la derecha.
Ocasionalmente, cuando la Luna pasa exactamente entre el Sol y la Tierra, la Luna bloquea la luz del Sol y proyecta una sombra sobre la Tierra, creando un eclipse solar. Ocasionalmente, la Tierra puede estar directamente entre el Sol y la Luna. En ese caso, la Tierra proyecta una sombra sobre la Luna, oscureciendo su superficie y creando un eclipse lunar. Un eclipse puede ser parcial, cuando solo se eclipsa una fracción del objeto, o total, cuando todo el objeto es eclipsado. Un eclipse lunar solo ocurre en Luna llena y, por consiguiente, solo puede observarse de noche. En cualquier lugar de la Tierra, es más probable que veas un eclipse lunar que un eclipse solar. Además, los eclipses lunares duran más tiempo que los eclipses solares.
La Luna y, en menor grado, el Sol causan mareas en la Tierra. Sobre la Tierra, especialmente en sus océanos, ocurren leves abultamientos tanto en el lado más cercano a la Luna y más cercano al Sol, como en el más lejano a ellos. A medida que la Tierra gira, estos abultamientos alcanzan las costas, causando que el nivel del agua aumente. Cuando el Sol, la Tierra y la Luna están casi en línea recta (en Luna llena y en Luna nueva), experimentamos las “mareas vivas o sizigias”, las más altas. Por el contrario, cuando el Sol y la Luna están en ángulo recto entre sí con respecto a la Tierra (en la Luna de cuarto creciente y cuarto menguante) experimentamos las “mareas muertas o de cuadratura”, las más bajas.
El Sol es la principal fuente de energía utilizada por las formas de vida en la Tierra. Por ejemplo, las plantas realizan la fotosíntesis utilizando la luz solar, lo que permite su crecimiento y ulteriormente, la producción de oxígeno molecular. Ese oxígeno es utilizado por los animales para respirar. Se cree que la devastación del medio ambiente mundial cuando un asteroide chocó con la Tierra fue la causa de la extinción de los dinosaurios no voladores y de la mayoría de las especies de la Tierra. La explosión resultante transportó grandes cantidades de polvo a la atmósfera, bloqueando la luz del Sol y provocando un invierno de gran impacto. La luz del Sol también afecta a nuestra salud física y mental. Cuando se expone a la luz solar, nuestra piel produce vitamina D, que juega un papel importante en los procesos bioquímicos de nuestro cuerpo. Algunos estudios muestran una relación entre la depresión humana y la falta de exposición a la luz solar.
Durante una erupción solar, las partículas cargadas (principalmente electrones y protones) provenientes del Sol viajan 150 millones de kilómetros hacia la Tierra. Se aferran al campo magnético de la Tierra, fluyen hacia los polos magnéticos e interactúan con las partículas de la atmósfera. La más rápida de estas partículas puede viajar desde el Sol a la Tierra en aproximadamente media hora; las más lentas tardan unos cinco días. Ocasionalmente, estas tormentas de partículas perturban el campo magnético de la Tierra, dañando los satélites y las redes eléctricas. A menudo, las partículas del Sol interactúan con el oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera terrestre. Esta interacción da lugar a las auroras: maravillosos espectáculos de luz que iluminan el cielo nocturno alrededor de los polos magnéticos de los hemisferios Norte (aurora boreal) y Sur (aurora austral).
Las herramientas y métodos de análisis utilizados para estudiar los datos astronómicos se han aplicado a la industria, las ciencias médicas y la tecnología que utilizamos a diario. Los detectores desarrollados originalmente para la investigación astronómica también se utilizan en cámaras digitales, como las de nuestros teléfonos móviles. El vidrio especial desarrollado para los telescopios astronómicos se utiliza en la fabricación de pantallas de cristal líquido (LCD) y chips de computadoras, así como en las cocinas de cerámica. La transferencia de conocimientos entre la astronomía y la medicina ha contribuido al desarrollo de las imágenes por resonancia magnética (IRM) y la tomografía computarizada (TAC), entre otros dispositivos.
