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La alternancia de día y noche que experimentamos es el resultado directo de que la Tierra gira sobre su eje. Sin esta rotación, el ciclo día/noche sería muy diferente o podría no existir en absoluto.
Un día solar, el período durante el cual el Sol vuelve a la misma posición en el cielo, dura 24 horas. Sin embargo, debido a que la Tierra también orbita alrededor del Sol, un solo giro en relación con estrellas distantes (un día sidéreo) es ligeramente más corto, aproximadamente 23 horas 56 minutos. Los astrónomos midieron esto por primera vez siguiendo las estrellas que reaparecen en el mismo lugar todos los días.
Las horas de luz varían según las estaciones porque el eje de la Tierra está inclinado 23,5° con respecto a su plano orbital. Cuando el hemisferio norte se inclina hacia el Sol, como en verano, los días se alargan; cuando se inclina, como en invierno, las noches se hacen más largas. Durante los equinoccios, la inclinación no es ni hacia ni lejos del Sol, y el día y la noche son aproximadamente iguales.
Los solsticios marcan los puntos de la órbita de la Tierra donde la inclinación produce los días más largos y más cortos. El solsticio de invierno en el hemisferio norte es el día más breve del año, tras el cual la luz del día se alarga gradualmente. El solsticio de verano es el día más largo, después del cual la luz del día se acorta gradualmente. Por ejemplo, el solsticio de junio ocurre cuando el Polo Norte mira al Sol; es el día más largo para el hemisferio norte pero el más corto para el hemisferio sur.
La latitud también influye en la duración de la luz del día. Cerca del ecuador, los cambios estacionales son modestos, mientras que en latitudes más altas las diferencias son dramáticas. En verano, las regiones más al norte experimentan días cada vez más largos, a veces sin oscuridad alguna. En invierno ocurre lo contrario:la luz del día se acorta a medida que aumenta la latitud.
Estos efectos combinados de rotación, inclinación axial, movimiento orbital y latitud dan forma al patrón dinámico de día y noche que define la vida en la Tierra.
