El día observado en la Tierra es el período del día durante el cual un lugar determinado experimenta iluminación natural proveniente de la luz solar directa . El día ocurre cuando el Sol aparece sobre el horizonte local , es decir, en cualquier parte del hemisferio del globo frente al Sol. Bajo la luz solar directa, el movimiento del sol se puede registrar y observar mediante un reloj de sol que proyecta una sombra que se mueve lentamente durante el día. Otros planetas y satélites naturales que giran en relación con un cuerpo primario luminoso , como una estrella local , también experimentan el día, pero este artículo analiza principalmente el día en la Tierra.
En términos muy generales, la mayoría de los humanos tienden a estar despiertos durante parte del período diurno en su ubicación y dormidos durante parte del período nocturno.
Aproximadamente la mitad de la Tierra está iluminada en cualquier momento por el Sol . El área sometida a iluminación directa es casi exactamente la mitad del planeta; pero debido a los efectos atmosféricos y de otro tipo que amplían el alcance de la iluminación indirecta, el área del planeta cubierta por iluminación directa o indirecta asciende a poco más de la mitad de la superficie.
El hemisferio de la Tierra que experimenta el día en un instante dado cambia continuamente a medida que el planeta gira sobre su propio eje. El eje de rotación de la Tierra no es perpendicular al plano de su órbita alrededor del Sol (que es paralelo a la dirección de la luz solar), por lo que la duración del período diurno varía de un punto del planeta a otro. Además, dado que el eje de rotación es relativamente fijo en comparación con las estrellas, se mueve con respecto al Sol a medida que el planeta orbita la estrella. Esto crea variaciones estacionales en la duración del período diurno en la mayoría de los puntos de la superficie del planeta.
El período del día desde el punto de vista de un observador de superficie se define aproximadamente como el período entre la salida del sol , cuando la rotación de la Tierra hacia el este hace que el disco solar aparezca sobre el horizonte, hasta la puesta del sol , cuando la rotación continua de la Tierra causa la El disco del Sol desaparecerá debajo del horizonte hacia el oeste. Debido a que el Sol es un disco luminoso visto desde la Tierra, en lugar de una fuente puntual de luz, el amanecer y el atardecer no son instantáneos y la definición exacta de ambos puede variar según el contexto. Además, la atmósfera de la Tierra desvía y difunde aún más la luz del Sol y alarga el período de salida y puesta del sol. Durante un cierto período después del atardecer y antes del amanecer, la luz indirecta del Sol ilumina el cielo de la Tierra; este período a menudo se conoce como crepúsculo . Ciertos grupos, como los astrónomos terrestres, no consideran que el día termine realmente hasta que el disco solar esté realmente muy por debajo del horizonte de la Tierra, debido a esta iluminación indirecta.
La duración del día o duración del día es el tiempo transcurrido entre el inicio y el final del período diurno. Dado que el propio eje de rotación de la Tierra está inclinado 23,44° con respecto a la línea perpendicular a su plano orbital , llamada eclíptica , la duración del día varía con las estaciones en la superficie del planeta, dependiendo de la latitud del observador . Las áreas inclinadas hacia el Sol están experimentando el verano . Su inclinación hacia el Sol hace que más de la mitad del día vean luz natural y temperaturas más cálidas, debido a la mayor direccionalidad de los rayos solares, el período más largo del día y la menor absorción de luz solar en la atmósfera . Si bien el aumento de la luz del día puede tener algún efecto sobre las temperaturas más altas en el verano, la mayor parte del aumento de temperatura se debe a la direccionalidad del Sol, no al aumento de la luz del día. Los ángulos altos (alrededor del cenit ) del Sol provocan que los trópicos sean cálidos, mientras que los ángulos bajos (apenas por encima del horizonte) provocan que las regiones polares sean frías. El ligero efecto de las horas de luz sobre la temperatura estacional promedio se puede observar en los polos y las regiones tropicales. Los polos siguen siendo fríos durante sus respectivos veranos, a pesar de tener 24 horas de luz durante seis meses, mientras que el Ecuador se mantiene cálido durante todo el año, con sólo 12 horas de luz al día.
Aunque la duración del día en el ecuador sigue siendo de 12 horas en todas las estaciones, la duración en todas las demás latitudes varía según las estaciones. Durante el invierno, el día dura menos de 12 horas; durante el verano, dura más de 12 horas. El invierno del norte y el verano del sur concurren, mientras que el verano del norte y el invierno del sur concurren.
En el Ecuador , el período diurno siempre dura unas 12 horas, independientemente de la estación. Visto desde el ecuador, el Sol siempre sale y se pone verticalmente, siguiendo una trayectoria aparente casi perpendicular al horizonte . Debido a la inclinación axial de la Tierra, el Sol siempre se encuentra dentro de los 23,44° al norte o al sur del ecuador celeste , por lo que el punto subsolar siempre se encuentra dentro de los trópicos .
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 a 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 por encima 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 en general. Además, el ecuador ve el amanecer o el atardecer más corto porque la trayectoria del Sol a través del cielo es casi perpendicular al horizonte. En los equinoccios, el disco solar tarda sólo dos minutos en atravesar el horizonte (de arriba a abajo al amanecer y de abajo hacia arriba al atardecer).
Los trópicos ocupan una zona de la superficie terrestre entre los 23,44° norte y los 23,44° sur del ecuador . Dentro de esta zona, el Sol pasará casi directamente por encima (o culminará ) al menos un día al año. La línea de 23,44° de latitud norte se llama Trópico de Cáncer , porque cuando recibió su nombre, el Sol pasaba por encima de este lugar 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, a razón de aproximadamente 1 día cada 72 años. Para más información, véase precesión de los equinoccios .
En los círculos tropicales, el Sol está directamente sobre su cabeza sólo una vez al año, en el solsticio correspondiente. En latitudes más cercanas al ecuador y en el propio ecuador, estará sobre su cabeza dos veces al año (en los equinoccios en el caso del ecuador), lo que dará lugar al fenómeno del mediodía Lahaina o día de sombra cero . Fuera de los trópicos, el Sol nunca pasa directamente por encima.
Alrededor de los polos, que coinciden con el eje de rotación de la Tierra a su paso 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 durante los cuales el sol nunca se esconde debajo del horizonte. También habrá días en los que el Sol nunca salga 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 ser 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, poco más de la mitad de la Tierra está bajo luz del día. Las 24 horas de luz del 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 Antártico marca el límite. Estos límites corresponden a 66,56° de latitud norte o sur, respectivamente. Debido a que el cielo todavía está 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 73° de latitud norte o sur.
En los polos y cerca de ellos, el Sol nunca sale muy por encima del horizonte, ni siquiera en verano, lo cual es una de las razones por las que estas regiones del mundo son constantemente frías en todas las estaciones (otras incluyen el efecto del albedo , el reflejo relativamente mayor del sol). radiación solar de nieve y hielo). Incluso en el solsticio de verano, cuando el Sol alcanza su punto más alto sobre el horizonte al mediodía, en los polos todavía está a sólo 23,44° sobre el horizonte. Además, a medida que uno se acerca a los polos, la trayectoria aparente del Sol a través del cielo cada día diverge cada vez más de la vertical. A medida que se acerca el verano, el sol sale y se pone más al norte en el norte y más al sur en el sur. En los polos, la trayectoria del Sol es de hecho un círculo, que está aproximadamente equidistante sobre el horizonte durante todo el período diurno de un día determinado. El círculo se hunde gradualmente bajo el horizonte a medida que se acerca el invierno y se eleva 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 , alejadas tanto del ecuador como de los polos, las variaciones en la duración del día son moderadas. En las latitudes medias más altas, donde se encuentran Montreal , París y Ushuaia , la diferencia en la duración del día entre verano e invierno puede ser muy notable: el cielo puede estar todavía iluminado a las 22:00 horas en verano, pero puede estar oscuro a las 17:00 horas. en invierno. En las latitudes medias bajas donde se encuentran el sur de California , Egipto y Sudáfrica , la diferencia estacional es menor, pero aún así resulta en aproximadamente 4 horas de diferencia en la luz del día entre los solsticios de invierno y verano. La diferencia se vuelve menos pronunciada cuanto más nos acercamos al ecuador. [ cita requerida ] Se puede obtener una aproximación al cambio mensual a partir de la regla de las duodécimas . [1]
El instante exacto del mediodía solar , cuando el Sol alcanza su punto más alto en el cielo, varía con las estaciones. Esta variación se llama ecuación del tiempo ; la magnitud de la variación es de unos 30 minutos en el transcurso de un año.
La misma regla de los duodécimos puede aplicarse a la duración de los días.
