Thời gian Mặt Trời mọc dao động theo thời gian của năm cũng như vĩ độ của địa điểm quan sát. Thời gian địa phương chính xác của thời điểm Mặt Trời mọc cũng phụ thuộc vào kinh độ chính xác của mỗi điểm trong phạm vi múi giờ đã cho. Các thay đổi nhỏ mỗi ngày và các thay đổi nửa năm có thể nhận thấy về thời gian Mặt Trời mọc là do sự nghiêng trục tự quay của Trái Đất cũng như chuyển động của Trái Đất trên quỹ đạo hàng năm dạng elip gần tròn của nó xung quanh Mặt Trời gây ra. Tuy nhiên, một vài dị thường biểu kiến cũng tồn tại. Tại Bắc bán cầu, Mặt Trời mọc muộn nhất không xảy ra đúng vào ngày đông chí (khoảng ngày 22 tháng 12), mà xảy ra vào khoảng đầu tháng 1. Tương tự, Mặt Trời mọc sớm nhất không xảy ra vào hạ chí (khoảng ngày 21 tháng 6), mà xảy ra sớm hơn trong tháng 6. Khi người ta di chuyển ra xa khỏi xích đạo thì thời gian Mặt Trời mọc và Mặt Trời lặn thay đổi trong suốt cả năm. Ngay cả ở xích đạo, Mặt Trời mọc và Mặt Trời lặn cũng dịch chuyển vài phút (mọc trước hay sau 6h và lặn trước hay sau 18 h) trong suốt cả năm.

Do sự nghiêng trục tự quay của Trái Đất, cho dù Mặt Trời mọc khi nào và mọc ở đâu thì nó luôn luôn ở góc phần tư đông bắc từ xuân phân cho tới thu phân và ở góc phần tư đông nam từ thu phân cho tới xuân phân kế tiếp của năm sau. Mặt Trời chỉ mọc chính xác ở hướng đông vào ngày xuân phân và thu phân đối với mọi người quan sát trên Trái Đất. Khoảng thời gian từ Mặt Trời mọc cho tới Mặt Trời lặn để có 12 h ban ngày và 12 h ban đêm không trùng với các ngày có "điểm phân" (xuân phân hay thu phân), do thời điểm Mặt Trời mọc và Mặt Trời lặn (và vì thế cả độ dài thời gian ban ngày và độ dài thời gian ban đêm), dao động theo vĩ độ của người quan sát.