1. Rotasi Bumi

Pagi hari matahari terbit di sebelah timur dan sore hari terbenam di sebelah barat, seolah-olah matahari beredar mengitari bumi. Sebenarnya bukan matahari yang mengelilingi bumi, melainkan bumi berputar pada sumbunya dari arah barat ke arah timur. Perputaran bumi pada sumbunya disebut rotasi. Waktu yang diperlukan untuk satu kali rotasi disebut kala rotasi. Kala rotasi untuk bumi ialah 24 jam. Pada saat bagian bumi menghadap matahari, bumi dalam keadaan siang, sedangkan bagian bumi yang tidak mendapat cahaya matahari berada dalam keadaan malam hari. Jadi, terjadinya siang dan malam disebabkan oleh terjadinya rotasi bumi, juga karena bentuk bumi yang bulat

Arah rotasi bumi adalah dari barat ke timur. Oleh karena itu, matahari selalu terbit di timur dan terbenam di barat, akibatnya manusia yang tinggal di daerah Timur lebih dulu melihat matahari terbit daripada manusia yang tinggal di daerah Barat.

Rotasi bumi dapat di gambarkan seperti sebuah gasing yang sedang berputar. Bagian-bagian gasing tampak bergerak. Tetapi manusia tidak merasakan getaran akibat rotasi bumi, hal ini disebabkan perputaran bumi sangat lambat. Bumi hanya bergerak kurang lebih 15° dalam waktu 1 jam. Selain itu, gaya tarik bumi terhadap benda di permukaannya sangat kuat. Semua yang berada di permukaan bumi termasuk manusia, tidak terpelanting.

Bumi berputar pada sumbunya sekali setiap 24 jam. Selama 24 jam itu, daerah-daerah yang mengalami siang dan malam berubah-ubah. Bumi dibagi menjadi 360° bujur. Selama 24 jam bumi berputar sejauh 360° bujur. Berarti bumi bergerak 15° dalam waktu 1 jam (15°=360°/24). Jadi, untuk dua tempat yang bujurnya berbeda 15°, ada perbedaan waktu 1 jam. Dengan perhitungan tersebut, dapat dihitung perbedaan waktu berdasarkan garis bujur.

Indonesia mempunyai 3 perbedaan waktu. Waktu Indonesia Barat (WIB) dengan waktu Indonesia tengah (WITA) adalah 1 jam dan perbedaan dengan waktu Indonesia timur (WIT) adalah 2 jam. Garis bujur 0° terletak di kota greenwich, Inggris. Karena kota greenwich dilalui oleh garis bujur 0°, maka waktu greenwich di jadikan dasar waktu internasional yang di kenal dengan GMT(Greenwich Mean Time). Karena arah rotasi bumi adalah dari barat ke timur maka wilayah –wilayah di sebelah timur garis bujur 0o(Greenwich) mengalami siang lebih dulu daripada wilayah-wilayah di sebelah barat garis 0o. Artinya , jika london (Inggris) pukul 01.00 dini hari, maka di jakarta yang terletak di sebelah timur london menunjukan pukul 07.00 pagi pada hari yang sama.

2. Revolusi Bumi

Jika perputaran bumi pada porosnya disebut rotasi, perputaran bumi mengelilingi matahari disebut revolusi. Waktu yang diperlukan oleh bumi untuk mengelilingi matahari satu putaran adalah 365 hari atau satu tahun. Kecepatannya lebih dari 106.000 kolimeter per jam. Bumi mengelilingi matahari dalam orbit yang berbentuk elips.

Pada saat bumi berevolusi, sumbu bumi miring ke arah yang sama. Besar kemiringannya adalah 23° jika di hitung dari garis khatulistiwa (ekuator). Revolusi bumi dengan kemiringannya itu menyebabkan hal-hal sebagai berikut:
Pergantian musim di belahan bumi utara dan selatan. Di daerah ini terdapat 4 musim, yaitu musim panas, musim dingin, musim semi dan musim gugur.
Perbedaan lamanya siang dan malam. Pada tanggal 21 Maret – 21 Juni, di belahan bumi utara siang hari lebih panjang daripada malam hari. Sebaliknya, di belahan bumi selatan siang hari lebih pendek daripada malam hari.
Gerak semu tahunan matahari adalah matahari seolah-olah melakukan pergeseran dari utara ke selatan dari khatulistiwa.
Tahun Masehi.
Kita telah mengetahui bahwa bumi beredar mengelilingi matahari selama 365 hari (satu tahun) untuk sekali putaran. Hal ini berarti bahwa bumi memulai putarannya yang baru setiap 365 hari. Berdasarkan putaran bumi ini, setiap 365 hari terjadi pergantian tahun. Pergantian tahun yang dihitung berdasarkan revolusi bumi ini disebut tahun Masehi atau tahun Syamsiah. Orang yang pertama kali menetapkan kalender Masehi adalah kaisar Romawi bernama Julius Caesar. Dia dibantu oleh seorang astronom bernama Sosiyenes. Dalam kalender masehi, 1 tahun dibagi menjadi 12 bulan yang terdiri dari 30 dan 31 hari, kecuali bulan februari yang hanya 28 hari. Kalau dijumlahkan harinya akan berjumlah 365 hari. Berarti setiap tahun ada tersisa hari. Sisa hari akan menjadi 1 hari setelah kurun waktu 4 tahun. Oleh karena itu, kaisar menambah kelebihan 1 hari tersebut di bulan februari setiap empat tahun sekali. Pada tahun-tahun tersebut, jumlah hari pada bulan Februari menjadi 29 hari dan setahun menjadi 366 hari. Tahun yang jumlah harinya 366 disebut Tahun kabisat. Untuk mengetahui sebuah tahun merupakan kabisat, kalian dapat membaginya dengan bilangan 4. Apabila tahun tersebut habis dibagi empat, maka tahun tersebut merupakan tahun kabisat. Contoh tahun kabisat adalah 1996, 2000, 2004.

Namun kalender yang ditetapkan oleh Julius Caesar ini sebetulnya tidak terlalu tepat. Sebab sesungguhnya lama revolusi bumi adalah 365 hari 5 jam 48 menit 46 detik. Jadi, kalau dihitung berdasarkan kalender Julius Caesar terdapat selisih waktu 11 menit 14 detik dalam setahun. Jumlah selisih ini jika dikumpulkan 128 tahun akan menjadi 1 hari. Selisih ini tentu saja besar. Oleh karena itu, Paus Gregorius XIII menetapkan penambahan 1 hari di bulan Februari setiap 128 tahun sekali. Jadi tahun kabisat bukan hanya tahun yang habis dibagi empat, tetapi juga tahun abad yang habis dibagi 400. Misalnya, tahun 1600 dan 2000.