Sudan University of Science and Technology College of Graduate Studies Department of Electrical Engineering

The Earth: Rotation and Revolution 
The earth is a planet of the sun and revolves around it. Besides that, it also 
rotates around its own axis. There are thus two motions of the earth, rotation and 
revolution. The earth rotates on its axis from west to east. The axis of the earth 
is an imaginary line that passes through the northern and southern poles of the 
earth as in the figure 2.2. The earth completes its rotation in 24 hours. This 
motion is responsible for occurrence of day and night. The solar day is a period 
of 24 hours and the duration of a sidereal is 23 hours and 56 minutes. The 
difference of 4 minutes is because of the fact that the earth’s position keeps 
changing with reference to the sun. 
The movement of the earth round the sun is known as revolution. It also 
happens from west to east and takes a period of 365 days. The orbit of the earth 
is elliptical. Because of this, the distance between the earth and the sun keeps 
changing. The apparent annual track of the sun via the fixed stars in the celestial 
sphere is known as the ecliptic. The earth’s axis makes an angle of 66.5 degrees 
to the ecliptic plane. Because of this, the earth attains four critical positions with 
reference to the sun as in the figure 2.3 [4]. 

---

7 
Figure 2.2 Earth’s rotation
Figure 2.3 Revolution and rotation 
Solar Irradiation: Sunlight and the Solar Constant
:
 
The sun delivers energy by means of electromagnetic radiation. There is 
solar fusion that results from the intense temperature and pressure at the core of 
the sun. Protons are converted into helium atoms at 600 million tons per second. 
Because the output of the process has lower energy than the protons, which 
began, fusion gives rise to lots of energy in form of gamma rays that are absorbed 
by particles in the sun and re-emitted. From The law of Stefan and Boltzmann 
can estimate the total power of the sun P = 4πr
2
σϵT
4
W ………..…….2.1. 
T is the temperature that is about 5800K, r is the radius of the sun which 
is 695800 km and σ is the Boltzmann constant which is 1.3806488 × 10
-23
m
2
kg 
s
-2
K
-1
. The emissivity of the surface is denoted by ϵ. Because of Einstein’s 
famous law E=mc2 about millions of tons of matter are converted to energy each 
second. The solar energy that is irradiated to the earth is 5.1024 Joules per year 
this is 10000 times the present worldwide energy consumption per year. 
Solar radiation from the sun is received in three ways: direct, diffuse and 
reflected, Direct radiation: is also referred to as beam radiation and is the solar 
radiation, which travels on a straight line from the sun to the surface of the earth 
[5]. 

---

8