Sjeverna hemisfera stanovnici, ili većina Zemljine populacije, vjerojatno su svi primijetili dulje dane i kraće noći ljeti, a suprotno zimi. Do ove pojave dolazi zato što Zemljina os nije ravno gore-dolje pod kutom od 90 stupnjeva, već je malo nagnuta.
Stoga, kako planet kruži oko sunca svakih 365 dana, ponekad je sjeverna hemisfera bliža suncu (ljeto), dok je ponekad udaljenija (zima).
Ljeto: Dulji dani i kraće noći
Da biste objasnili zašto su ljeti dani duži, a zimi kraći, prvo razmotrite dva načina na koja se Zemlja neprestano okreće.
Vrti se oko svoje osi, ili zamišljene crte koja prolazi sjevernim i južnim polom, svaki 24 sata tako da je dio planeta uvijek okrenut suncu (doživljava dan), dok suprotna strana planeta nije (doživljava noć). U međuvremenu, Zemlja također kruži oko Sunca, dovršavajući svoj krug svakih 365 dana.
Da je Zemljina os bila ravno gore-dolje na 90 stupnjeva, duljina vremena provedenog prema suncu uvijek bi bila jednaka duljini vremena okrenutog prema suncu. Ali nije.
Umjesto toga, Zemlja je nagnuta malo na 23,5 stupnjeva točnije. Uz to, ovaj je nagib uvijek usmjeren u istom smjeru u svemiru, prema Polarisu (Sjevernjači), čak i dok planet putuje u krugu oko Sunca. To znači da je tijekom svoje godišnje orbite sjeverna hemisfera ponekad bliža suncu (ljeto), dok je ponekad udaljenija (zima).
Ovisno o tome gdje se nalazite na planetu, razlika u duljini dana od sezone do sezone može biti veća ili manja.
Mjerenje širine
Zemljopisna širina je mjerenje koje pronalazi točku na planetu u odnosu na njezinu udaljenost od ekvatora. Više geografske širine bliže su polovima, dok je 0 stupnjeva geografske širine ekvator sebe.
Budući da je Zemlja sfera, više geografske širine u blizini polova već se zavijaju od Sunca i stoga primaju manje sunčeve svjetlosti svaka 24 sata. To je razlog zašto motke ostaju hladnije nego ostatak planete.
Stoga, s dodatnih 23,5 stupnjeva nagiba od sunce, stub prima još manje svjetlosti, a dan će doživjeti u kratkom prozoru samo kada je njegov najniži dio u skladu sa sunčevim zrakama. Zapravo, usred zime, sunce nikada ne izlazi u potpunosti iznad horizonta, a u biti su 24 sata noći; ljeti je obrnuto.
Ekvinocij i solsticij
Kombinacija nagiba Zemlje i njenog okretanja oko Sunca znači da će jednog dana u godini Sjever Pola se završava naginjanjem što je više moguće prema Suncu, dok je Južni pol nagnut što dalje moguće. To rezultira najduži dan u godini, poznat i kao ljetni solsticij, za sve lokacije na sjevernoj hemisferi i najkraći dan na južnoj hemisferi, zvani zimski solsticij.
Na pola puta između solsticija nalaze se ravnodnevnice. To označava točku u Zemljinoj orbiti gdje nagib planeta mijenja svoju orijentaciju prema Suncu ili od njega. U proljetnoj ravnodnevnici jedne hemisfere, nagib se mijenja od daleka prema Suncu, produžujući naredne dane do jesenje ravnodnevnice, kada se dogodi suprotno.
Solsticiji i ravnodnevnice imaju različite datume zbog malih računovodstvenih razlika u Zemljinoj orbiti (godina je nešto više od 365 dana) i kalendarskom sustavu.
Međutim, prvi dan sezona kako se obično definira u kalendaru, pada blizu istih datuma kao i ovi astronomski događaji. Na sjevernoj hemisferi zimski se solsticij događa oko 22. prosinca; ljetni solsticij, 22. lipnja; proljetna ravnodnevnica, 21. ožujka; i jesenja ravnodnevnica, 23. rujna.