Початок астрономічної осені у північній півкулі приурочений до дня осіннього рівнодення. Рівнодення – момент часу, коли центр диску Сонця у своєму видимому русі перетинає небесний екватор. Це трапляється двічі на рік: 19–21 березня – весняне рівнодення та 22–23 вересня – осіннє.
У дні рівнодення тривалість дня і ночі теоретично є однаковою (насправді день завдяки рефракції на кілька хвилин довший), а Сонце сходить та заходить майже точно на сході та заході, відповідно. Після осіннього рівнодення Сонце перейде з північної півкулі в південну, таким чином – для мешканців північної півкулі настане астрономічна осінь і тривалість дня почне скорочуватися аж до зимового сонцестояння.
Офіційною датою осіннього рівнодення ще в давні часи було оголошено 23 вересня. Однак, через розбіжності між календарним та астрономічним роком, осіннє рівнодення щороку зміщується на кілька годин і може припадати на 22 або 23 вересня. В звичайний рік момент рівнодення настає майже на 6 годин пізніше, ніж у попередній, а у високосний – на трохи більше ніж на 18 год раніше.
Цього року осіннє рівнодення припадає на 22 вересня 13.31 за міжнародним скоординованим часом (16.31 – за київським часом).