O lado da Terra virado para o Sol experiencia o dia, enquanto o lado oposto experiencia a noite. O tempo que a Terra demora a rodar sobre o seu eixo de modo a que o Sol retorne à mesma posição no céu define a duração de um dia (solar), que é, em média, 24 horas.

O eixo de rotação da Terra está inclinado 23,4 graus em relação à perpendicular do seu plano orbital em torno do Sol. Por esta razão, durante parte da órbita da Terra em torno do Sol, o hemisfério norte ou sul está inclinado na direção do Sol, enquanto o outro está inclinado na direção oposta à do Sol. O primeiro experiencia o verão, pois a luz do Sol incide mais diretamente na sua superfície e os dias são maiores porque o Sol atinge uma maior altura no céu. Por outro lado, o hemisfério que se encontra inclinado na direção oposta à do Sol, experiencia o inverno, porque a luz solar incide na superfície da Terra com um ângulo muito inclinado, sendo espalhada por uma área maior. Os dias são mais curtos porque o Sol está a uma altura inferior no céu.

À medida que a Lua orbita a Terra, a sua posição em relação ao Sol e à Terra vai mudando. A região da superfície da Lua iluminada pela luz do Sol muda, produzindo as diferentes fases que vemos da Terra — Lua Nova, Quarto Crescente, Lua Cheia e Quarto Minguante, demorando 29,53 dias de Lua Cheia a Lua Cheia. Enquanto que as fases da Lua são (mais ou menos) as mesmas para qualquer observador na Terra, a orientação da Lua varia, dependendo do hemisfério do observador. Por exemplo, alguns observadores podem ver o crescente da Lua a abrir para a esquerda enquanto outros, a observar a mesma fase mas de um local diferente, podem ver o crescente a abrir para a direita.

Quando a Lua passa exatamente entre o Sol e a Terra, bloqueia a luz do Sol e projeta uma sombra na Terra, criando um eclipse solar. Ocasionalmente, a Terra pode estar diretamente entre o Sol e a Lua. Nesse caso, projeta uma sombra na Lua, obscurecendo a sua superfície e criando um eclipse lunar. Os eclipses podem ser parciais, quando apenas uma fração do objeto está eclipsado, ou total, quando todo o objeto está eclipsado. Um eclipse lunar só ocorre na Lua Cheia e, consequentemente, só pode ser observado à noite. Em qualquer lugar da Terra, é mais provável observar um eclipse lunar do que um solar. Os eclipses lunares também têm uma duração maior do que os eclipses solares.

A Lua e, em menor grau, o Sol causam marés na Terra. Ligeiros bojos na Terra, sobretudo nos seus oceanos, formam-se tanto no lado mais próximo da Lua e mais próximo do Sol, como no lado oposto. À medida que a Terra gira, estes bojos atingem as linhas de costa, fazendo subir o nível da água nesses locais. Quando o Sol, a Terra e a Lua estão quase numa linha reta (na Lua Cheia e Lua Nova), ocorrem as “marés vivas”. Em contraste, quando o Sol e a Lua formam um ângulo reto entre eles em relação à Terra (no Quarto Crescente e Quarto Minguante), ocorrem as “marés mortas”.

O Sol é a fonte primária de energia utilizada pelas formas de vida na Terra. Por exemplo, as plantas realizam a fotossíntese usando a luz do Sol, o que permite o seu crescimento e, consequentemente, a produção de oxigénio molecular. Esse oxigénio é usado por animais na respiração. Acredita-se que a devastação do ambiente global decorrente da colisão de um asteroide com a Terra, terá sido a causa da extinção dos dinossauros não voadores e da maioria das espécies na Terra. A explosão resultante transportou grandes quantidades de poeira para a atmosfera, bloqueando a luz do Sol e dando origem a um inverno duradouro. A luz solar também afeta a nossa saúde física e mental. Quando exposta à luz, a nossa pele produz vitamina D, que desempenha um papel importante nos processos bioquímicos do nosso corpo. Alguns estudos mostram uma relação entre a depressão no ser humano e a falta de exposição à luz solar.

Durante uma erupção solar, partículas com carga elétrica provenientes do Sol (essencialmente eletrões e protões) viajam 150 milhões de quilómetros até à Terra. Estas partículas são capturadas pelo campo magnético da Terra, deslocam-se na direção dos polos magnéticos, e interagem com partículas na atmosfera. As partículas mais rápidas podem viajar do Sol à Terra em cerca de meia hora; as mais lentas demoram cerca de cinco dias. Ocasionalmente, estas tempestades de partículas perturbam o campo magnético terrestre, danificando satélites e redes energéticas. É frequente as partículas do Sol interagirem com o oxigénio e o azoto da atmosfera da Terra. Esta interação origina as auroras — espetáculos de luz maravilhosos que iluminam o céu noturno em torno dos polos magnéticos do hemisfério norte (auroras boreais) e sul (auroras austrais).

Ferramentas analíticas e métodos usados para estudar dados astronómicos têm sido aplicados à indústria, ciências médicas e tecnologia que usamos diariamente. Detetores inicialmente desenvolvidos para a investigação astronómica são hoje também utilizados em câmaras digitais, como as dos nossos telemóveis. Vidro especial, desenvolvido para telescópios astronómicos, é utilizado na produção de ecrãs LCD e chips de computador, bem como tampos de fogão de cerâmica. A transferência de conhecimento entre a astronomia e a medicina contribuiu para o desenvolvimento da imagiologia de ressonância magnética (RM) e da tomografia computorizada (TAC), entre outros instrumentos.