Växlingen mellan ljus och mörker styr mer än bara när solen går ner. Den avgör hur vi mäter tid, varför himlen ser olika ut över året och varför Sverige kan ha både långa sommardagar och nästan oändliga vinterkvällar. Här går jag igenom hur jordens rotation, solens läge och jordaxelns lutning tillsammans skapar dag och natt - och varför samma fenomen ser olika ut beroende på var på jorden du befinner dig.
Det här avgör ljus och mörker på jorden
- Jordens rotation gör att samma plats turas om att vara vänd mot solen och bort från den.
- Jordaxelns lutning på cirka 23,4 grader gör att dagslängden varierar kraftigt över året.
- Vid vår- och höstdagjämning är ljus och mörker nästan lika långa, men inte helt identiska i praktiken.
- Norr om polcirkeln kan solen vara uppe hela dygnet på sommaren eller ligga under horisonten på vintern.
- Den synliga solbanan på himlen är ett perspektivfenomen, inte ett tecken på att solen kretsar runt jorden varje dygn.
Hur dag och natt uppstår
Det enkla svaret är att jorden snurrar runt sin egen axel. På ungefär 24 timmar hinner planeten göra ett varv, och då hamnar en plats först i solljus och sedan i skugga. Den sida som är vänd mot solen har dag, medan den motsatta sidan har natt.
Det som ofta förvirrar är att solen ser ut att röra sig över himlen från öster till väster. I själva verket är det vi som roterar åt motsatt håll, alltså från väst mot öst. Den gränslinje som skiljer ljus från mörker kallas terminatorn - ett bra ord att känna till, eftersom den visar exakt var övergången mellan skymning och dagsljus sker.
Läs också: Solstormar idag - Norrsken, radio och teknik i Sverige
Soldygn och stjärndygn
Jag brukar också skilja mellan två olika dygn: ett soldygn, som är det vi använder i vardagen, och ett stjärndygn, som är lite kortare, cirka 23 timmar och 56 minuter. Skillnaden uppstår eftersom jorden samtidigt rör sig vidare i sin bana runt solen, så den måste vrida sig lite extra för att solen ska hamna på samma plats igen.
När den modellen sitter på plats blir resten mycket lättare att förstå, särskilt varför dagslängden inte är densamma hela året.
Därför skiftar dagslängden under året
Här är den punkt där många fastnar: det är jordaxelns lutning som styr årstidernas ljus, inte avståndet till solen. NASA beskriver det tydligt: jorden lutar ungefär 23,4 grader, och den lutningen gör att olika delar av planeten får olika mycket solljus under året.
När norra halvklotet lutar mot solen får vi längre dagar och högre solhöjd. När det lutar bort från solen blir dagarna kortare och solen rör sig lägre över himlen. Det är därför Sverige kan gå från ljusa kvällar i juni till mycket korta dagar i december, trots att jorden hela tiden befinner sig i stort sett på samma avstånd från solen.
Den här lutningen påverkar också södra halvklotet, men där sker det motsatta. När vi har sommar i Sverige är det vinter i delar av exempelvis Australien och Argentina. Det gör att samma geometriska princip styr hela planeten, men med omvänt resultat på andra sidan ekvatorn.
| Fenomen | Vad som händer | Vad du märker |
|---|---|---|
| Vårdagjämning och höstdagjämning | Solen står över ekvatorn och ljusfördelningen över planeten blir nästan jämn. | Dag och natt blir nära lika långa. |
| Sommarsolstånd | Norra halvklotet lutar som mest mot solen. | Längst dagsljus i Sverige. |
| Vintersolstånd | Norra halvklotet lutar som mest bort från solen. | Kortast dag och längst natt. |
| Polardag och polarnatt | Lutningen gör att solen inte går ner, eller inte går upp, under ett helt dygn eller mer. | Fenomenet syns nära polerna, inte i hela landet. |
SMHI visar att dagslängden i sydligaste Sverige ungefär kan variera mellan 7 och 17 timmar över året. Längre norrut blir skillnaden ännu större, och det är där de riktigt dramatiska ljusförändringarna börjar. Därför går det också att förstå varför nästa steg är att titta närmare på polerna.
När solen inte går ner eller inte går upp
Norr om norra polcirkeln, ungefär vid 66,5 grader nordlig bredd, kan solen under vissa perioder vara uppe hela dygnet. Det kallas midnattssol. Under motsvarande vinterperiod kan solen ligga under horisonten hela dagen, och då talar vi om polarnatt.
SMHI beskriver att detta inträffar runt sommarsolståndet och vintersolståndet, och att fenomenet blir tydligare ju längre norrut man kommer. I Kiruna handlar det inte om ett enstaka ögonblick utan om perioder på veckor där solen antingen nästan inte går ner alls eller inte visar sig över horisonten på länge.
Det viktiga är att inte blanda ihop polarnatt med total svärta dygnet runt. I verkligheten finns ofta skymning, blått ljus och korta ljusa perioder i kanterna av mörkret, särskilt när atmosfären bryter ljuset en aning. Det gör upplevelsen mer komplex än den enkla bilden i skolböckerna.
Just de här undantagen är användbara, för de visar att himlen inte bara följer en geometrisk modell - den färgas också av atmosfären och av var du står på jorden.
Så ser himlen ut under ett dygn
Om du vill förstå fenomenet på riktigt tycker jag att du ska börja observera himlen själv. Du behöver inte avancerad utrustning; en vanlig plats med fri sikt räcker långt.
- Titta på solens höjd vid samma klockslag flera dagar i rad. Du kommer att se hur banan förändras över året.
- Följ en skugga från morgon till eftermiddag. Den blir kortast när solen står högst och dras ut när solen ligger lågt.
- Lägg märke till färgen i gryning och skymning. När solen står nära horisonten passerar ljuset en längre väg genom atmosfären, och då blir färgerna ofta varmare.
- Notera skillnaden mellan höst- och vårkvällar i Sverige. I augusti kan ljuset dröja sig kvar långt efter solnedgången, medan decemberkvällar mörknar snabbt.
Det här är också skälet till att begrepp som solhöjd, skymning och gryning blir så viktiga i astronomi. De beskriver inte bara hur det ser ut, utan hur mycket av solljuset som faktiskt når oss och i vilken vinkel.
När du väl ser det i praktiken blir det lättare att förstå varför vissa vanliga förklaringar inte håller.
Vanliga missförstånd som gör förklaringen sämre
Det vanligaste felet är att tro att dag och natt beror på att jorden står närmare eller längre bort från solen. Det spelar nästan ingen roll för den dagliga växlingen, och inte heller är det huvudorsaken till årstiderna. Det som styr mest är lutningen, inte avståndet.
Ett annat missförstånd är att dagjämning betyder exakt lika långa dygn av ljus och mörker överallt. I praktiken påverkas vi av atmosfärisk refraktion, alltså att luften böjer ljuset lite. Därför kan dagen bli några minuter längre än natten även när solen står nära ekvatorn på himlen.
Det finns också en långsammare förändring som många missar helt: jordaxelns lutning är inte helt konstant över mycket långa tidsrymder. SMHI anger att den varierar mellan cirka 22,1 och 24,5 grader över ungefär 41 000 år. Det märks inte i vardagen, men det är en av de mekanismer som på längre sikt påverkar klimat och solbelysning.
För mig är det här den intressanta delen av ämnet: samma enkla rörelse som ger oss vardagsdygnet driver också större mönster i klimat och himmelsobservationer. Nästa steg är därför att knyta ihop allt till en modell som verkligen fastnar.
En enkel modell att bära med sig när du läser himlen
Jag brukar sammanfatta allt i tre led: jorden roterar, jordaxeln lutar och solen belyser bara en halvklotshalva i taget. Lägg ihop de tre delarna så får du en förklaring som räcker långt, både för vardagsljus och för de märkliga ljusfenomenen i norr.
Om du vill testa förståelsen själv kan du fråga dig tre saker nästa gång du ser solen gå ner: Var på jordklotet står jag? Hur lutar mitt halvklot just nu? Och hur mycket av himlens bana ligger egentligen ovanför horisonten? Det är en liten kontrollfråga, men den gör skillnad mellan att bara veta att ljus och mörker växlar och att verkligen förstå varför.
För en plats som Sverige räcker den modellen nästan hela vägen, men i polartrakterna blir detaljerna ännu tydligare och mer extrema. Där är det också lätt att se att himlen inte bara är dekor, utan en direkt följd av jordens rörelse i rymden.
