Ngày đêm luân phiên và ngày đêm dài ngắn theo mùa

Trái đất mà chúng ta đang sống luôn vận động không ngừng và chúng ta biết đến sự vận động này thông qua các hiện tượng như sự luân phiên ngày và đêm, mọc lặn của mặt trời, mặt trăng, giờ trên trái đất.

Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời theo hướng từ Tây sang Đông trên một quỹ đạo có hình elíp gần tròn. Trái Đất hoàn thành chuyển động một vòng quanh Mặt Trời trên quỹ đạo hết 365 ngày và 6 giờ.

Ngoài chuyển động quanh Mặt Trời, Trái Đất còn chuyển động tự quay quanh một trục tưởng tượng của nó với độ nghiêng 66 độ 33 phút trên mặt phẳng quỹ đạo. Thời gian mà trái đất quay hết một vòng quanh trục là 24 giờ.

Tại một thời điểm xác định, trên trái đất có nơi đang là ngày, nơi khác lại là đêm. Nguyên nhân là do trái đất của chúng ta có dạng hình cầu nên mặt trời chỉ chiếu sang được một nửa. Nửa được chiếu sang chính là ngày, còn nửa không được chiếu sáng sẽ là đêm. Do trái đất tự quay quanh trục tưởng tượng của mình nên mọi nơi trên bề mặt trái đất đều lần lượt có ngày và đêm. Đây chính là hiện tượng ngày đêm luân phiên nhau.

Khi chuyển động quanh mặt trời, do trục trái đất nghiêng và không đổi hướng trên quỹ đạo nên bán cầu bắc và bán cầu nam lần lượt ngả về phía mặt trời làm cho thời gian được chiếu sáng ở mỗi bán cầu thay đổi trong năm và sinh ra các mùa.

Vào các ngày xuân phân (21-3) và thu phân (23-9) mặt trời chiếu thẳng góc với xích đạo nên ánh sáng và lượng nhiệt ở bắc bán cầu và nam bán cầu như nhau, do đó hai ngày này có ngày và dêm dài bằng nhau.

Trong khoảng thời gian trái đất chuyển động từ điểm xuân phân đến điểm thu phân thì bán cầu bắc ngả về phía mặt trời nhiều hơn và ngược lại khi trái đất di chuyển từ điểm thu phân về điểm xuân phân thì bán cầu nam lại ngả về phía mặt trời nhiều hơn.

Bán cầu nào ngả về phía mặt trời nhiều hơn sẽ có ngày dài, đêm ngắn và ngược lại bán cầu nào ngả về phía mặt trời ít hơn sẽ có ngày ngắn, đêm dài.

Do đường phân chia sáng tối không trùng với trục của trái đất nên các địa điểm ở cả bán cầu bắc và bán cầu nam đều có hiện tượng ngày đêm dài ngắn khác nhau. Riêng các địa điểm nằm trên đường xích đạo luôn có ngày và đêm dài bằng nhau. Các địa điểm càng gần cực của trái đất thì sự chênh lệch độ dài giữa ngày và đêm càng rõ nét.

Do mùa ở hai bán cầu diễn ra ngược nhau nên độ dài ngày đêm ở hai bán cầu cũng ngược nhau. Khi bán cầu bắc có ngày dài đêm ngắn thì ở bán cầu nam lại có ngày ngắn đêm dài.