Bóng tối thay đổi độ dài trong ngày do góc mà mặt trời chiếu vào các vật thể đứng yên thay đổi theo chuyển động quay của Trái đất. Ví dụ: vào buổi sáng sớm, khi mặt trời ở gần đường chân trời, tạo ra bóng dài khi một vật thể chặn ánh sáng. Ngược lại, khi mặt trời ở trên cao vào giữa ngày, bóng tối trở nên ngắn hơn do góc của mặt trời đã thay đổi.
Góc mà tia mặt trời chiếu vào Trái đất thay đổi trong ngày, nhưng vị trí của mặt trời trên bầu trời cũng thay đổi trong năm. Vào mùa hè, mặt trời vạch một vòng cung rất cao trên bầu trời, trong khi mặt trời mùa đông vạch một vòng cung rất thấp qua bầu trời, hầu như không nhô lên trên đường chân trời ở các vĩ độ cực đại. Sự thay đổi đường đi của nó cũng khiến nhiệt độ và độ dài ngày thay đổi trong năm.
Thực tế là vị trí của mặt trời thay đổi trong suốt cả ngày, do đó gây ra sự thay đổi hình dạng của bóng mà ánh sáng của nó tạo ra, là nguyên tắc đằng sau đồng hồ mặt trời. Đồng hồ mặt trời sử dụng một vật thể đổ bóng trung tâm để tạo bóng đổ theo dạng hình tròn thay đổi suốt cả ngày.
