為什麼日出時間在一年中會有所變化？
儘管太陽似乎從地平線上「升起」，但實際上是地球的運動導致太陽出現。地球觀察者處於旋轉參考系中，太陽的表面運動是一種視覺錯覺；這種視覺錯覺導致許多文化圍繞地心說模型建立了神話和宗教，直到16世紀天文學家尼古拉·哥白尼提出了日心說模型。在天文學上，日出僅發生在瞬間：太陽的上緣剛好接觸地平線的那一刻。然而，日出這個詞通常指的是這一點之前和之後的一段時間：
黎明時期，早晨天空變亮，但太陽還沒有出現。黎明開始的時期被稱為天文黎明。
太陽升起後的一段時間，在這段時間內可以看到引人注目的顏色和大氣效應。
日出的時間因季節、觀察者的緯度和經度、海拔和時區而異。這些變化是由地球的軸傾角、地球的日常旋轉、地球繞太陽的年軌道運動以及地球和月球相互公轉引起的。可以使用日晷圖來大致預測日出時間。
在晚冬和春季，從溫帶緯度看，日出時間每天都會提前，最早的時間在夏至附近；儘管確切的日期因緯度而異。在此之後，日出時間每天都會變得更晚，最晚的時間大約在冬至附近。冬至和最早或最晚的日出時間之間的偏差是由於地球軌道的離心率和軸傾角引起的，可以用日晷圖來預測日期。
大氣折射的變化可以透過改變太陽的視覺位置來改變日出時間。在極地附近，由於太陽以非常淺的角度穿過地平線，因此升起得更慢，日內時間變化更加誇張。
考慮大氣折射並從前沿測量會略微增加白天相對於黑夜的平均持續時間。然而，用於推導日出和日落時間的日出方程式使用太陽的物理中心進行計算，忽略了大氣折射和太陽盤面的非零角度。
日出的時間全年各不相同，並且還受到觀看者的緯度和經度、海拔高度和時區的影響。這些變化是由地球的軸向傾斜、地球的日常自轉、地球在其圍繞太陽的年度橢圓軌道上的運動以及地球和月球的成對圍繞彼此的公轉驅動的。