Giorno
Uno degli aspetti più affascinanti della Terra, l'alternarsi del giorno e della notte, è causato dal moto di rotazione terrestre che avviene in direzione da Ovest verso Est, attorno ad un asse passante per i poli Nord e Sud che risulta inclinato di 23,5° rispetto alla perpendicolare del piano orbitale, l'eclittica.
Giorno siderale e giorno solare
La durata dell'intero periodo che viene definito giorno, multiplo dell'unità di misura del tempo (il secondo), può essere espressa secondo due metodi diversi:
- Giorno Siderale - intervallo di tempo compreso fra due successivi passaggi di una stella al meridiano e dunque dopo due allineamenti della Terra con la stella. Dura 23 ore 56 minuti e 4 secondi;
- Giorno Solare - periodo compreso fra due transiti consecutivi del Sole al meridiano e dunque dopo due allineamenti della Terra con esso. Dura 24 ore.
La differenza fra i due periodi è una conseguenza del contemporaneo moto orbitale del nostro pianeta attorno al Sole, che dopo aver compiuto un giro attorno al proprio asse di rotazione, si è nel frattempo spostato anche lungo la propria orbita facendo quindi variare anche la direzione di allineamento con il Sole. Ragion per cui, per riallinearsi nuovamente, la Terra deve percorrere ancora quell'altro tratto di orbita in più, che corrisponde appunto allo spostamento apparente e giornaliero dell'astro maggiore. Tutto questo non vale per le stelle, perchè queste sono talmente lontane che è possibile considerarle fisse.
Durata del giorno e della notte
A causa della rotazione del nostro pianeta la superficie terrestre sarà quindi di volta in volta illuminata per un 50% e per la restante parte immersa nel buio. Tuttavia nel valutare questa caratteristica, almeno per quanto riguarda le rispettive durate del periodo diurno e di quello notturno, bisogna considerare anche l'inclinazione dell'asse terrestre ed il fatto che esso si mantenga sempre parallelo a se stesso durante l'intero moto di rivoluzione. Ogni parallelo della Terra verrà infatti tagliato dalla linea del terminatore (la retta che separa il giorno dalla notte) in maniera diversa a seconda del periodo dell'anno, e quindi della posizione orbitale, e della latitudine.
Infatti all'equatore (lat. 0°), dove il Sole è praticamente perpendicolare all'orizzonte, la durata del giorno e quella della notte saranno costanti tutto l'anno, di contro ai poli (lat. 90°), dove il Sole appare parallelo all'orizzonte, si avranno invece sei mesi di luce e sei mesi di buio, mentre alle latitudini intermedie tutto varierà proporzionalmente in funzione della distanza dall'equatore.
Inoltre, sorgendo ad oriente e tramontando ad occidente, il Sole descriverà un moto apparente diurno caratterizzato da archi di ampiezza differente che intersecheranno a loro volta l'orizzonte in punti diversi a seconda dei mesi. Per cui quando la Terra si troverà agli equinozi, questi corrisponderanno esattamente ai punti cardinali Est ed Ovest, mentre al solstizio d'inverno ed al solstizio d'estate, essi risulteranno spostati di 23,5° rispettivamente verso Sud e verso Nord.
Essendo l'arco descritto al solstizio d'estate più ampio, ne conseguirà che il Sole rimarrà sopra l'orizzonte per un tempo maggiore e dunque che le ore di luce saranno maggiori di quelle notturne. Naturalmente la situazione si presenterà invertita al solstizio d'inverno, mentre agli equinozi, dove l'arco diurno è pari a quello notturno, le rispettive durate del giorno e della notte risulteranno uguali.
Esistono comunque luoghi sulla Terra, di latitudine prossima a quella dei circoli polari, dove in determinati periodi dell'anno non fa mai buio essendo il cielo illuminato dalla luce crepuscolare (le cosiddette "notti bianche"). Infatti l'atmosfera terrestre con il suo potere di diffondere i raggi luminosi che la attraversano, rende il passaggio dal giorno alla notte graduale, a differenza di quanto avviene invece negli altri pianeti dove, mancando uno strato atmosferico denso come il nostro tutto questo avviene in modo netto.
