מה גורם למחזור היום / לילה על פני כדור הארץ?

השינוי בין יום ללילה נגרם על ידי סיבוב כדור הארץ על צירו. אם כדור הארץ לא היה מסתובב כפי שהוא עושה, מחזור היום / לילה יהיה שונה מאוד או אולי אפילו לא קיים. אורכי הימים והלילות המשתנים תלוי היכן אתה נמצא על כדור הארץ ובזמן השנה. כמו כן, שעות האור מושפעות מהטיה של ציר כדור הארץ ומדרכו סביב השמש.

יום שמש, 24 שעות, הוא הזמן שלוקח לכדור הארץ להסתובב בדיוק פעם אחת כך שהשמש תופיע באותו מקום בשמיים למחרת. עם זאת, כדור הארץ נע גם סביב השמש, ותנועה זו הופכת את מדידת היום למורכבת למדי. הזמן האמיתי של סיבוב כדור הארץ אחד הוא מעט קצר יותר - כ- 23 שעות ו- 56 דקות. אסטרונומים גילו זאת על ידי התבוננות בזמן שלוקח לכוכב להופיע באותו מקום בשמיים למחרת, והם כינו את זה יום סידורי.

אמנם יום שמש הוא 24 שעות, אך לא בכל יום יש 12 שעות אור יום ו 12 שעות לילה. שעות היום קצרות יותר בחורף מאשר בקיץ. הסיבה לכך היא שהציר הדמיוני של כדור הארץ אינו ישר למעלה ולמטה, הוא מוטה 23.5 מעלות. כאשר כדור הארץ נע סביב השמש במהלך שנה, המחצית הצפונית של כדור הארץ מוטה לעבר השמש בקיץ, מה שהופך את היום ליותר זמן מאשר בלילה. בחורף זה הופך; האדמה נוטה מהשמש והלילה מתארך. באביב ובסתיו, ההטיה אינה לכיוון השמש או הרחק ממנה, אלא איפשהו בין לבין, כך שהיום והלילה זהים יותר בתקופות אלה של השנה.

עצמות היפוך הן מיקומי מסלול כדור הארץ המסמנים את הימים הארוכים והקצרים ביותר בשנה. יום ההיפוך החורפי בחצי הכדור הצפוני הוא היום הקצר ביותר, ולאחריו שעות האור מתארכות. יום ההיפוך לקיץ בחצי הכדור הצפוני חל ביום הארוך ביותר, ולאחריו שעות האור מתקצרות. ניתן לקרוא לעצמות ההיפוך גם לחודש בו הן מתרחשות. לדוגמא, יום ההיפוך של יוני הוא הנקודה במסלול כדור הארץ בו הקוטב הצפוני פונה לשמש. בחצי הכדור הצפוני, יום ההיפוך של יוני הוא היום הארוך ביותר בשנה. בחצי הכדור הדרומי, יום ההיפוך של יוני הוא היום הקצר ביותר בשנה.

מקומך על כדור הארץ ביחס לקו המשווה משפיע גם על מספר שעות היום שאתה מקבל ביום שמש. לדוגמא, במהלך הקיץ בחצי הכדור הצפוני, שעות היום מתגברות ככל שמצפון יותר רחוק. בשלב זה הארקטי מקבל מעט מאוד חושך לילי. בחורף, שעות היום קצרות יותר ככל שמתקדמים צפונה. השינויים העונתיים בשעות האור הם קטנים ליד קו המשווה וקיצוניים יותר לקטבים.