日出及日落的時間可以借由跟蹤太陽的軌跡而計算得到，但所計算出來的時間會比真實感覺的有些微不同，所計算出來的日照時間會比真實感覺到的長，而所計算出來的黑夜的時間則比真實感覺到的短。
因為太陽光會受到地球大氣層的影響而產生折射，所以當太陽仍未升上地平線時，人們已看到日出的景色，這是每天日出時產生的錯覺。中國古代天文學家曾記錄名為“天再旦”的罕見天文現象，意思是同一天接連出現兩次日出的情況。通常是由于清晨五點到七點的日全食所引起的天文奇觀，第一次日出時，天色又逐漸暗去，接著又迎接第二次日出。
眾所周知，一年之中日出時間是不斷變化的。即使是在同一天當中，不同緯度的日出時間也是不同的。那么為什么會導致這種效應呢？事實上，地球每時每刻都圍繞著太陽自西向東公轉。根據運動的相對性，我們從地球上也能觀測到太陽在一年當中圍繞天球黃道自西向東旋轉一圈。這自然會導致太陽的赤經與赤緯時時刻刻都會發生變化。并且不同季節，其變化的快慢也略有不同，這就導致了一年之中日出時間是會隨季節不斷變化的。