Za večino tukaj na planetu Zemlja so sončni vzhod, sončni zahod in cikel dneva in noči (tudi dnevni cikel) le preprosta dejstva življenja. Zaradi sezonskih sprememb, ki se dogajajo z vsakim letom, se lahko dolžina dneva in noči spreminja – in je daljša ali krajša – le za nekaj ur. Toda v nekaterih regijah sveta (tj. na polih) Sonce ne zaide v določenih obdobjih leta. Obstajajo tudi sezonska obdobja, ko lahko ena noč traja več dni.
To seveda povzroča določena vprašanja. Kaj namreč povzroča kroženje dneva in noči in zakaj vsi kraji na planetu ne doživljajo enakih vzorcev? Kot pri mnogih drugih sezonskih izkušnjah je odgovor povezan z dvema dejstvoma: eno, Zemlja se vrti okoli svoje osi, ko kroži okoli Sonca. In drugo, dejstvo, da je Zemljina os nagnjena.
Zemljino vrtenje:
Zemljina rotacija poteka od zahoda proti vzhodu, zato se zdi, da Sonce vedno vzhaja na vzhodnem obzorju in zahaja na zahodnem. Če bi lahko pogledali Zemljo od zgoraj in pogledali navzdol na severno polarno območje, bi se zdelo, da se planet vrti v nasprotni smeri urnega kazalca. Vendar se zdi, da se, gledano z južne polarne regije, vrti v smeri urinega kazalca.
Zemljin aksialni nagib in njegov odnos do rotacijske osi in ravnine orbite, gledano s Sonca med enakonočjem proti severu. Zasluge: NASA
Zemlja se obrne enkrat v približno 24 urah glede na Sonce in enkrat na 23 ur 56 minut in 4 sekunde glede na zvezde. Še več, njegova osrednja os je poravnana z dvema zvezdama. Severna os kaže navzven proti Polarisu, zato se imenuje 'Severna zvezda', medtem ko njena južna os kaže na Sigmo Oktantis.
Aksialni nagib:
Kot že omenjeno, zaradi Zemlje aksialni nagib (ali poševnost), dan in noč nista enakomerno razdeljena. Če bi bila Zemljina os pravokotna na njeno orbitalno ravnino okoli Sonca, bi vsa mesta na Zemlji doživela enako količino dneva in noči (tj. 12 ur dneva oziroma noči) vsak dan v letu in ne bi bilo sezonske spremenljivosti.
Namesto tega je v katerem koli letnem času ena polobla obrnjena nekoliko bolj proti Soncu, druga pa obrnjena stran. V tem času bo na eni polobli toplejše temperature in daljši dnevi, na drugi pa nižje temperature in daljše noči.
Sezonske spremembe:
Seveda, ker se Zemlja vrti okoli Sonca in ne le okoli svoje osi, se ta proces v enem letu obrne. Vsakih šest mesecev Zemlja preide polovično orbito in spremeni položaj na drugo stran Sonca, kar omogoča drugi polobli, da doživi daljše dneve in toplejše temperature.
Umetnikova upodobitev vrtenja Zemlje in precesije enakonočja. Zasluge: NASA
Posledično lahko v ekstremnih krajih, kot sta severni in južni pol, dnevna ali nočna svetloba traja več dni. Tisti letni časi, ko na severni in južni polobli doživijo najdaljše dneve in noči, se imenujejo solsticije, ki se na severni in južni polobli zgodijo dvakrat letno.
The Poletni solsticij poteka med 20. in 22. junijem na severni polobli in med 20. in 23. decembrom vsako leto na južni polobli. The Zimski solsticij se dogaja ob istem času, vendar obratno – med 20. in 23. decembrom za severno poloblo ter 20. in 22. junijem za južno poloblo.
Po navedbah NOAA , okoli zimskega solsticija na severnem tečaju v začetku oktobra ne bo sončne svetlobe ali celo mraka, tema pa traja do začetka zore v začetku marca. Nasprotno pa je severni tečaj okoli poletnega solsticija ves dan ves dan na soncu (razen če ni oblakov). Po poletnem solsticiju začne sonce zahajati proti obzorju.
Druga skupna značilnost cikla dneva in noči je vidnost Lune, zvezd in drugih nebesnih teles. Tehnično gledano ponoči ne vidimo vedno Lune. V določenih dneh, ko je Luna dobro postavljena med Zemljo in Soncem, je vidna podnevi. Vendar pa so zvezde in drugi planeti našega Osončja vidni šele ponoči, ko sonce popolnoma zaide.
'Nočno nebo'. V jasni noči so zvezde in žareči pas galaksije Rimska cesta na splošno vidni. Zasluge: Sam Crimmin
Razlog za to je, da je svetloba teh predmetov prešibka, da bi jo lahko videli podnevi. Sonce, ki nam je najbližja zvezda in najbolj sijoč objekt, viden z Zemlje, jih seveda zakriva, ko je nad glavo. Ko pa je Zemlja nagnjena stran od Sonca, lahko bolj jasno vidimo Luno, ki izžareva sončno svetlobo, in svetlobo zvezd je mogoče zaznati.
V posebej jasni noči in ob predpostavki svetlobno onesnaženje ni pomemben dejavnik, so lahko na nočnem nebu vidni tudi žareči pas Rimske ceste in drugi oblaki prahu in plina. Ti predmeti so bolj oddaljeni od zvezd v naši bližini Galaksije, zato imajo manj svetilnosti in jih je težje videti.
Druga zanimivost pri ciklu dneva in noči je, da je s časom počasnejši. To je posledica učinki plimovanja Luna ima na Zemljinem vrtenju, kar podaljšuje dneve (vendar le malo). Glede na atomske ure po vsem svetu je današnji dan približno 1,7 milisekunde daljši kot pred stoletjem – sprememba, ki bo morda zahtevala dodajanje več preskočne sekunde v prihodnosti.
Imamo veliko zanimivih člankov o Zemljino vrtenje tukaj na Universe Today. Če želite izvedeti več o solsticijah tukaj v Universe Today, si oglejte naše članke o Najkrajši dan v letu in Poletni solsticij .
Več informacij je na voljo pri NASA, Letni časi , Sonce ob solsticiju
Oglejte si ta podcast na Astronomy Cast: Življenje sonca
