Tiempo de día

En el ecuador , el período diurno siempre dura aproximadamente 12 horas, independientemente de la estación. ^{[ 7 ]} Visto desde el ecuador, el Sol siempre sale y se pone aproximadamente verticalmente, siguiendo una trayectoria aparente casi perpendicular al horizonte .

Desde el equinoccio de marzo hasta el equinoccio de septiembre , el Sol sale dentro de los 23,44° al norte del este y se pone dentro de los 23,44° al norte del oeste. Desde el equinoccio de septiembre hasta el equinoccio de marzo, el Sol sale dentro de los 23,44° al sur del este y se pone dentro de los 23,44° al sur del oeste. La trayectoria del Sol se encuentra completamente en la mitad norte de la esfera celeste desde el equinoccio de marzo hasta el equinoccio de septiembre, pero se encuentra completamente en la mitad sur de la esfera celeste desde el equinoccio de septiembre hasta el equinoccio de marzo. En los equinoccios, el Sol ecuatorial culmina en el cenit , pasando directamente sobre nuestras cabezas al mediodía solar .

El hecho de que el Sol ecuatorial esté siempre tan cerca del cenit al mediodía solar explica por qué la zona tropical contiene las regiones más cálidas del planeta. Además, en el ecuador se registran los amaneceres y atardeceres más cortos , ya que la trayectoria del Sol a través del cielo es casi perpendicular al horizonte. En los equinoccios, el disco solar tarda solo dos minutos en recorrer el horizonte (de arriba abajo al amanecer y de abajo arriba al atardecer). ^{[ 7 ]}

Los trópicos ocupan una zona de la superficie terrestre entre los 23,44° de latitud norte y los 23,44° de latitud sur del ecuador . Dentro de esta zona, el Sol pasa casi directamente sobre la vertical (o culmina ) al menos un día al año. La línea de 23,44° de latitud norte se llama Trópico de Cáncer , porque cuando se le dio ese nombre, el Sol pasaba directamente sobre esta ubicación en la época del año en que estaba cerca de la constelación de Cáncer. La línea equivalente de latitud sur se llama Trópico de Capricornio , por razones similares. El Sol entra y sale de cada constelación zodiacal un poco más tarde cada año, aproximadamente un día cada 72 años. Para más información, véase la precesión de los equinoccios .

En los círculos tropicales, el Sol se encuentra directamente sobre la vertical solo una vez al año, en el solsticio correspondiente. En latitudes más cercanas al ecuador y en el propio ecuador, se encuentra dos veces al año (en los equinoccios en el caso del ecuador), lo que da lugar al fenómeno del mediodía de Lahaina o día sin sombra . Fuera de los trópicos, el Sol nunca pasa directamente sobre la vertical.

Alrededor de los polos, que coinciden con el eje de rotación de la Tierra al pasar por la superficie, las variaciones estacionales en la duración del día son extremas. De hecho, dentro de los 23,44° de latitud de los polos, habrá al menos algunos días cada año en los que el sol nunca se pone. También habrá días en los que el sol nunca sale por encima del horizonte. Este número será menor, pero cercano al número de días de verano en los que el sol no se pone (por ejemplo, el amanecer suele ocurrir unos días antes del equinoccio de primavera y se extiende unos días después del equinoccio de otoño). Este fenómeno de más luz diurna que nocturna no es exclusivo de los polos. De hecho, en cualquier momento dado, algo más de la mitad de la Tierra está iluminada por el sol. Las 24 horas de luz diurna de verano se conocen como el sol de medianoche , famoso en algunos países del norte. Al norte, el Círculo Polar Ártico marca este límite de 23,44°. Al sur, el Círculo Polar Antártico marca el límite. Estos límites corresponden a 66,56° de latitud norte o sur, respectivamente. Debido a que el cielo sigue siendo brillante y las estrellas no se pueden ver cuando el sol está a menos de 6 grados bajo el horizonte, las noches de 24 horas con estrellas visibles todo el tiempo solo ocurren más allá de los 72°34' de latitud norte o sur. ^{[ 8 ]}

En los polos y sus alrededores, el Sol nunca se eleva mucho sobre el horizonte, ni siquiera en verano, lo que explica en parte por qué estas regiones del mundo son frías en todas las estaciones (otras razones incluyen el efecto del albedo , la mayor reflexión relativa de la radiación solar por la nieve y el hielo). Incluso en el solsticio de verano, cuando el Sol alcanza su punto más alto sobre el horizonte al mediodía, en los polos se encuentra a tan solo 23,44° sobre el horizonte. Además, a medida que uno se acerca a los polos, la trayectoria aparente del Sol en el cielo se desvía cada día más de la vertical. Con la llegada del verano, el Sol sale y se pone más al norte en el hemisferio norte y más al sur en el hemisferio sur. En los polos, la trayectoria del Sol es, en efecto, un círculo que se mantiene aproximadamente equidistante sobre el horizonte durante todo el día. El círculo desciende gradualmente por debajo del horizonte a medida que se acerca el invierno y asciende gradualmente por encima de él a medida que se acerca el verano. En los polos, el amanecer y el atardecer aparentes pueden durar varios días.

En latitudes medias , lejos tanto del ecuador como de los polos, las variaciones en la duración del día son moderadas. En las latitudes medias más altas, donde se ubican Montreal , París y Ushuaia , la diferencia en la duración del día entre verano e invierno puede ser muy notable: el cielo puede estar iluminado a las 10 p. m. en verano, pero puede estar oscuro a las 5 p. m. en invierno. En las latitudes medias más bajas, donde se ubican el sur de California , Egipto y Sudáfrica , la diferencia estacional es menor, pero aun así resulta en una diferencia de aproximadamente 4 horas de luz diurna entre los solsticios de invierno y verano. La diferencia se vuelve menos pronunciada a medida que uno se acerca al ecuador. Se puede obtener una aproximación al cambio mensual a partir de la regla de los doceavos . ^{[ 9 ]}

El instante exacto del mediodía solar , cuando el Sol alcanza su punto más alto en el cielo, varía con las estaciones. Esta variación se cuantifica mediante la ecuación del tiempo ; ^{[ 10 ]} la magnitud de la variación es de unos 30 minutos a lo largo de un año.