Zašto dani i noći nisu podjednako dugi tokom godine?

Kada bi Zemlja bila savršeno sferičnog oblika i kretala se u kružnoj orbiti oko Sunca, ukupna dužina dana i noći tokom godine bila bi jednaka, i to na bilo kojoj tački Zemljine kugle.

Onoliko koliko bi noći bile duže tokom zime, isto toliko bi dani bili duži tokom leta, pa ukoliko bismo zanemarili efekat oblačnosti koji je u dogoročnim prognozama još uvek nepredvidljiv, mogli bismo reći da svaka tačka na Zemljinoj površini prima podjednaku količinu svetlosti tokom godine.

Međutim, u skladu sa drugim Keplerovim zakonom, Zemlja putuje brže kada je bliža Suncu nego kada je dalja, jer kako nam kaže ovaj Keplerov zakon radijus-vektor Sunce – planeta opisuje u jednakim vremenskim intervalima jednake površine. Pošto je Zemlja najbliža Suncu tokom Januara, ona se najbrže kreće tokom zimskih meseci u severnoj hemisferi. Ovo se može primetiti na osnovu podatka da je vreme od početka jeseni do prolećne ravnodnevnice za oko tri dana kraće od vremena između početka proleća i jesenje ravnodnevnice.

Pošto Zemlja prima više Sunčeve svetlosti tokom leta u svernoj hemisferi i provodi više vremena na “letnjoj strani” ravnodnevnica, severna hemisfera prima nešto malo više svetlosti od južne hemisfere. Ova količina dodatne dnevne svetlosti iznosi oko 6 časova godišnje na 50^o severne geografske dužine, i povećava se sa daljim povećanjem geografske širine.

Drugi važan efekat koji utiče na trajanje dana i noći u pojedinim predelima jeste prelamanje Sunčeve svetlosti od strane atmosfere. Usled ovog efekta, možemo videti Sunčevu svetlost i nakon što Sunce zađe iza horizonta. Najčešće, sumrak počinje tek kada je Sunce oko pola lučnog stepena ispod horizonta.

Na ekvatoru, razlika u trajanju dana iznosi oko 4 minuta po danu kada je dan duži od 12 sati. Iako ovaj efekat pruža dodatnu dnevnu svetlost svima na planeti, on doprinosi dužem trajanju dana u oblastima gde putanja Sunca zaklapa mali ugao sa horizontom, odnosno gde je potrebno duže vreme da Sunce dođe na pola stepena ispod horizonta. Veće severne i južne geografske širine dobijaju nešto više dodatne Sunčeve svetlosti po danu. Tako, na 50^o geografske širine, ovaj efekat doprinosi povećanju dužine dana za oko 8 minuta po danu kada je dan duži od 12 sati, a što u proseku iznosi oko 36 sati po godini.