Почему день сменяет ночь: механизм вращения Земли
День сменяет ночь потому, что Земля непрерывно вращается вокруг собственной оси. Солнце освещает в каждый момент ровно половину земного шара, а вторая находится в тени. За 24 часа планета совершает полный оборот, и каждая точка на поверхности поочерёдно оказывается то на освещённой, то на тёмной стороне.
Механизм осевого вращения
Ось вращения Земли наклонена под углом 23,4 градуса к плоскости орбиты вокруг Солнца. Именно вращение вокруг этой оси создаёт суточный цикл. Земля вращается с запада на восток, поэтому Солнце восходит на востоке и заходит на западе. Скорость вращения на экваторе составляет около 465 метров в секунду, или примерно 1670 километров в час. По мере приближения к полюсам линейная скорость уменьшается до нуля.
Полный астрономический оборот относительно далёких звёзд занимает 23 часа 56 минут и 4 секунды: это звёздные сутки. Привычные нам солнечные сутки чуть длиннее: 24 часа. Разница возникает потому, что Земля за это же время немного продвигается по орбите, и Солнцу требуется чуть больше времени, чтобы снова оказаться в зените.
Почему сутки именно 24 часа
Скорость вращения Земли постепенно замедляется из-за приливного трения. Луна своим гравитационным воздействием тормозит вращение планеты. Учёные установили, что около 1,4 миллиарда лет назад сутки длились всего около 18 часов. Сейчас скорость уменьшается примерно на 1,8 миллисекунды за столетие. За последние 40 лет учёные добавили к Всемирному времени более 27 «високосных секунд», компенсируя это замедление.
Число 24 исторически закрепилось из вавилонской математики, основанной на шестидесятеричной системе счисления. Египтяне разделили день на 12 часов и ночь на 12 часов, что и дало суммарные 24.
Рассвет и закат: что происходит на границе
На границе дня и ночи находятся сумерки. Атмосфера рассеивает солнечный свет ещё до того, как диск Солнца появится над горизонтом, и ещё после того, как он скроется. Гражданские сумерки заканчиваются, когда Солнце уходит на 6 градусов ниже горизонта: именно в этот момент на открытой местности без дополнительного освещения становится трудно читать.
В высоких широтах России — от Санкт-Петербурга до заполярных городов — сумерки в летнее время перекрываются «белыми ночами»: Солнце опускается недостаточно глубоко, чтобы небо успело потемнеть. В Мурманске выше 67-й параллели летом наступает полярный день: Солнце не заходит вовсе несколько недель подряд.
Влияние смены дня и ночи на живые организмы
Суточный ритм встроен в биологические часы практически всех живых существ. У человека циркадные ритмы управляют выработкой мелатонина, кортизола, температурой тела, скоростью деления клеток. Сбой суточного ритма при сменной работе или перелётах через часовые пояса ведёт к нарушениям сна, снижению концентрации и иммунитета. Российские предприятия с круглосуточным производством тратят значительные ресурсы на адаптацию работников к ночным сменам, стремясь минимизировать ошибки персонала в тёмное время суток.
Смена дня и ночи это фундаментальный природный ритм, от которого зависят климат, биосфера и организация человеческого общества.
