Perubahan siang dan malam disebabkan oleh rotasi bumi pada porosnya. Jika Bumi tidak berotasi seperti itu, siklus siang/malam akan sangat berbeda atau bahkan mungkin tidak ada. Perubahan panjang hari dan malam tergantung di mana Anda berada di Bumi dan waktu dalam setahun. Juga, siang hari dipengaruhi oleh kemiringan sumbu bumi dan lintasannya mengelilingi matahari.
Panjang Rotasi
Hari matahari, 24 jam, adalah waktu yang diperlukan Bumi untuk berotasi tepat satu kali sehingga matahari muncul di tempat yang sama di langit pada hari berikutnya. Namun, Bumi juga bergerak mengelilingi matahari, dan pergerakan ini membuat pengukuran hari agak rumit. Waktu sebenarnya dari satu rotasi Bumi sedikit lebih pendek – sekitar 23 jam dan 56 menit. Para astronom menemukan ini dengan mengamati waktu yang dibutuhkan sebuah bintang untuk muncul di tempat yang sama di langit pada hari berikutnya, dan mereka menyebutnya sebagai hari sidereal.
Hari yang Lebih Panjang dan Lebih Pendek
Meskipun hari matahari adalah 24 jam, tidak setiap hari memiliki 12 jam siang hari dan 12 jam malam. Siang hari lebih pendek di musim dingin daripada di musim panas. Ini karena sumbu imajiner bumi tidak lurus ke atas dan ke bawah, melainkan miring 23,5 derajat. Saat Bumi bergerak mengelilingi matahari selama setahun, bagian utara Bumi miring ke arah matahari di musim panas, membuat siang hari lebih panjang daripada malam. Di musim dingin, ini terbalik; bumi miring menjauhi matahari dan waktu malam menjadi lebih panjang. Di musim semi dan musim gugur, kemiringannya tidak mengarah atau menjauhi matahari tetapi di antara keduanya, jadi siang dan malam lebih sama pada waktu-waktu ini dalam setahun.
Titik balik matahari
Titik balik matahari adalah posisi orbit Bumi yang menandai hari-hari terpanjang dan terpendek dalam setahun. Titik balik matahari musim dingin di Belahan Bumi Utara adalah hari terpendek, setelah itu siang hari tumbuh lebih lama. Titik balik matahari musim panas di belahan bumi utara jatuh pada hari terpanjang, setelah itu siang hari menjadi lebih pendek. Titik balik matahari juga dapat dinamai untuk bulan di mana mereka terjadi. Misalnya, titik balik matahari Juni adalah titik di orbit Bumi di mana Kutub Utara menghadap matahari. Di belahan bumi utara, titik balik matahari Juni adalah hari terpanjang dalam setahun. Di belahan bumi selatan, titik balik matahari Juni adalah hari terpendek dalam setahun.
Posisi di Bumi
Tempat Anda di Bumi relatif terhadap khatulistiwa juga memengaruhi jumlah jam siang hari yang Anda dapatkan dalam satu hari matahari. Misalnya, selama musim panas di Belahan Bumi Utara, siang hari meningkat semakin jauh ke utara; saat ini, Arktik mendapat sedikit kegelapan malam hari. Di musim dingin, siang hari semakin pendek semakin jauh ke utara. Perubahan musim di siang hari kecil di dekat khatulistiwa dan lebih ekstrim di dekat kutub.