Zmiana między dniem a nocą spowodowana jest obrotem Ziemi wokół własnej osi. Gdyby Ziemia nie obracała się tak, jak się obraca, cykl dnia i nocy byłby zupełnie inny, a być może nawet nie istniałby. Zmieniająca się długość dni i nocy zależy od tego, gdzie jesteś na Ziemi i pory roku. Ponadto na godziny dzienne ma wpływ nachylenie osi Ziemi i jej ścieżka wokół Słońca.
Długość obrotu
Dzień słoneczny, 24 godziny, to czas, w którym Ziemia obraca się dokładnie raz, aby następnego dnia słońce pojawiło się w tym samym miejscu na niebie. Jednak Ziemia również porusza się wokół Słońca, a ten ruch sprawia, że mierzenie dnia jest nieco skomplikowane. Rzeczywisty czas jednego obrotu Ziemi jest nieco krótszy – około 23 godzin i 56 minut. Astronomowie odkryli to obserwując czas potrzebny na pojawienie się gwiazdy w tym samym miejscu na niebie następnego dnia i nazwali ten dzień gwiezdnym.
Dłuższe i krótsze dni
Chociaż dzień słoneczny trwa 24 godziny, nie każdy dzień ma 12 godzin światła dziennego i 12 godzin nocy. Zimą dzień jest krótszy niż latem. Dzieje się tak, ponieważ wyimaginowana oś Ziemi nie jest prosta w górę iw dół, jest nachylona o 23,5 stopnia. Gdy Ziemia krąży wokół Słońca w ciągu roku, północna połowa Ziemi jest latem pochylona w kierunku Słońca, co sprawia, że dzień jest dłuższy niż noc. W zimie sytuacja się odwraca; Ziemia odchyla się od słońca i noc staje się dłuższa. Wiosną i jesienią nachylenie nie jest skierowane ani do słońca, ale gdzieś pomiędzy, więc dzień i noc są bardziej takie same o tych porach roku.
Przesilenia
Przesilenia to pozycje orbity Ziemi, które wyznaczają najdłuższe i najkrótsze dni w roku. Przesilenie zimowe na półkuli północnej jest najkrótszym dniem, po którym godziny dzienne wydłużają się. Przesilenie letnie na półkuli północnej przypada na najdłuższy dzień, po którym godziny dzienne stają się krótsze. Przesilenia można również nazwać od miesiąca, w którym występują. Na przykład przesilenie czerwcowe to punkt na orbicie Ziemi, w którym biegun północny jest skierowany w stronę Słońca. Na półkuli północnej przesilenie czerwcowe jest najdłuższym dniem w roku. Na półkuli południowej przesilenie czerwcowe jest najkrótszym dniem w roku.
Pozycja na Ziemi
Twoje miejsce na Ziemi w stosunku do równika również wpływa na liczbę godzin dziennych, które otrzymujesz w słoneczny dzień. Na przykład latem na półkuli północnej godziny dzienne wydłużają się wraz z przemieszczaniem się na północ; w tej chwili w Arktyce panuje bardzo mało nocnych ciemności. Zimą dzień jest krótszy im dalej na północ. Sezonowe zmiany godzin dziennych są niewielkie w pobliżu równika i bardziej ekstremalne w pobliżu biegunów.