День і ніч є наслідком обертання Землі навколо своєї осі. Планета має кулясту форму і крутиться навколо осі, яка проходить через її полюси. Обертання Землі відбувається із заходу на схід зі швидкістю близько 1670 кілометрів на годину.
Коли частина Землі звернена до Сонця, на ній день. Коли частина Землі відвернута від Сонця, на ній ніч. Довжина дня і ночі варіюється залежно від широти та пори року.
Кулеподібна форма Землі
Кулеподібна форма Землі означає, що різні її частини одночасно розташовані на різній відстані від Сонця. Частина Землі, яка звернена до Сонця, отримує пряме сонячне світло, що призводить до дня. Частина Землі, яка відвернута від Сонця, отримує непряме сонячне світло або взагалі не отримує його, що призводить до ночі.
Обертання Землі
Обертання Землі забезпечує послідовну зміну дня і ночі. Коли Земля обертається на схід, різні її частини по черзі опиняються перед Сонцем, що призводить до чергування дня і ночі.
Широта
Широта визначає кут між земною поверхнею та віссю обертання Землі. На екваторі широтний кут дорівнює нулю, а на полюсах — 90 градусів. Довжина дня і ночі варіюється залежно від широти.
* Екватор: На екваторі день і ніч тривають по 12 годин цілий рік, оскільки екваторіальні регіони завжди отримують приблизно однакову кількість сонячного світла.
* Середні широти: У середніх широтах, наприклад, у помірних зонах, довжина дня і ночі змінюється протягом року. Улітку дні довший, а ночі коротші, а взимку — навпаки.
* Високі широти: У високих широтах, наприклад, у полярних регіонах, можна спостерігати явище полярного дня і полярної ночі. Улітку Сонце ніколи не заходить у полярних регіонах, а взимку ніколи не сходить.
Пора року
Пора року також впливає на довжину дня і ночі. Це пов’язано з тим, що вісь Землі нахилена щодо площини її орбіти навколо Сонця. Цей нахил призводить до того, що різні частини Землі отримують різну кількість сонячного світла залежно від пори року.
* Літнє сонцестояння: У день літнього сонцестояння північна півкуля нахилена у бік Сонця, що призводить до найдовших днів і найкоротших ночей у північних широтах.
* Зимове сонцестояння: У день зимового сонцестояння південна півкуля нахилена у бік Сонця, що призводить до найдовших днів і найкоротших ночей у південних широтах.
* Весняне та осіннє рівнодення: У дні весняного та осіннього рівнодення день і ніч тривають по 12 годин по всій Землі, оскільки вісь Землі перпендикулярна до Сонця.
Запитання 1:
Чому відбувається зміна дня та ночі?
Відповідь:
Зміна дня та ночі відбувається через обертання Землі навколо своєї осі, яка нахилена на 23,5 градусів щодо Сонця. Коли сторона Землі звернена до Сонця, вона отримує прямі сонячні промені, що призводить до денного часу. З іншого боку, коли сторона Землі відвернута від Сонця, вона оповита тінню, що спричиняє ніч.
Запитання 2:
Якою є тривалість дня та ночі?
Відповідь:
Тривалість дня та ночі змінюється протягом року, оскільки вісь Землі нахилена. У дні весняного і осіннього рівнодення тривалість дня і ночі приблизно однакова по всьому світу. У літні місяці дні в північній півкулі стають довшими, а ночі коротшими, тоді як у південній півкулі відбувається навпаки. У зимові місяці відбувається протилежне.
Запитання 3:
Що викликає схід і захід Сонця?
Відповідь:
Схід Сонця відбувається, коли обертання Землі переміщує її точку, звернену до Сонця, у поле нашого зору. Захід Сонця відбувається, коли Земля продовжує обертатися, і сторона, відвернута від Сонця, потрапляє в наше поле зору.
Запитання 4:
Чому на полярних регіонах бувають полярний день і полярна ніч?
Відповідь:
Унаслідок нахилу осі Землі у полярних регіонах бувають періоди, коли Сонце безперервно видно над горизонтом (полярний день) або безперервно приховано під горизонтом (полярна ніч). Це зумовлено тим, що ці регіони знаходяться на високих широтах, де сонячне світло повинно проходити через більший шар атмосфери, щоб досягти поверхні Землі.
Запитання 5:
Чи є ще якісь фактори, які можуть впливати на тривалість дня та ночі?
Відповідь:
Крім нахилу земної осі, на тривалість дня та ночі можуть впливати інші чинники, як-от рефракція (згинання світла в атмосфері) і астрономічні явища, такі як сонячні затемнення. Рефракція може трохи збільшувати тривалість дня, оскільки вона заломлює сонячне світло, коли воно переходить з атмосфери у вакуум космосу, змушуючи Сонце з'являтися вище на горизонті, ніж воно є насправді.