Trục nghiêng, các mùa và độ dài ngày đêm

Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời theo quỹ đạo elip gần tròn, hoàn thành một vòng trong khoảng 365 ngày và 6 giờ. Trong một năm, trục giữ hướng gần như không đổi và nghiêng với mặt phẳng quỹ đạo khoảng $66^\circ33\prime$. Vì vậy, khi chuyển động quanh Mặt Trời, có thời kì bán cầu Bắc ngả về phía Mặt Trời, có thời kì bán cầu Nam ngả về phía Mặt Trời. Góc chiếu sáng và thời gian nhận ánh sáng của mỗi bán cầu thay đổi, làm thay đổi lượng nhiệt nhận được. Đó là cơ sở hình thành mùa. Không giải thích mùa hạ chỉ bằng việc cả Trái Đất ở gần Mặt Trời hơn.

Trong cả hai vị trí, cực Bắc đều hướng về cùng một phía trong không gian. Ở vị trí bên trái, bán cầu Bắc ngả về Mặt Trời; ở vị trí bên phải, bán cầu Bắc ngả xa. Hai bán cầu vì thế có điều kiện nhận ánh sáng trái ngược nhau.

Theo các mốc thường dùng trong SGK, khoảng 21/3 và 23/9 là hai thời điểm ngày, đêm xấp xỉ bằng nhau trên toàn Trái Đất. Khoảng 22/6, bán cầu Bắc có ngày dài hơn đêm, bán cầu Nam có ngày ngắn hơn đêm; khoảng 22/12 thì ngược lại. | Thời điểm gần đúng | Bán cầu Bắc | Bán cầu Nam | |---|---|---| | 21/3 và 23/9 | Ngày, đêm xấp xỉ bằng nhau | Ngày, đêm xấp xỉ bằng nhau | | 22/6 | Phần lớn địa điểm có ngày dài hơn đêm | Phần lớn địa điểm có ngày ngắn hơn đêm | | 22/12 | Phần lớn địa điểm có ngày ngắn hơn đêm | Phần lớn địa điểm có ngày dài hơn đêm | Các mốc là quy ước gần đúng để học và đọc hình; không khẳng định thời điểm thiên văn luôn rơi đúng cùng một ngày, giờ trong mọi năm. Ở Xích đạo, ngày và đêm gần bằng nhau quanh năm.

Ở Xích đạo, độ dài ngày và đêm ít thay đổi. Càng tiến về vĩ độ cao, chênh lệch ngày – đêm theo mùa càng lớn. Trong vùng cực có thể có ngày hoặc đêm kéo dài từ 24 giờ trở lên; ở hai cực, mỗi thời kì ngày và đêm kéo dài khoảng nửa năm theo mô hình được học. Sự chênh lệch theo mùa không có nghĩa tổng một ngày đêm dài ra hay ngắn đi. Trong trường hợp thông thường, phần ngày tăng thì phần đêm giảm trong chu kì 24 giờ. Ví dụ minh họa, ngày dài 14 giờ thì đêm dài 10 giờ.

Theo cách chia mùa thường dùng trong bài học, ở bán cầu Bắc, mùa xuân bắt đầu khoảng 21/3, mùa hạ khoảng 22/6, mùa thu khoảng 23/9 và mùa đông khoảng 22/12. Hai bán cầu có mùa ngược nhau. Đây là các mốc để đọc mô hình thiên văn; không coi ngày bắt đầu biểu hiện thời tiết từng mùa ở mọi địa phương đều giống nhau. Bốn mùa thể hiện rõ ở vùng ôn đới; biểu hiện thời tiết, khí hậu theo mùa khác nhau giữa các khu vực. Không mặc định mọi nơi trên Trái Đất đều có bốn mùa giống nhau. Ở Việt Nam, khi giải thích ngày dài hơn về mùa hạ và ngắn hơn về mùa đông, cần xác định nước ta thuộc bán cầu Bắc. Chẳng hạn, câu mô tả đêm ngắn vào thời kì mùa hạ không thể áp dụng nguyên trạng cho cùng thời điểm ở bán cầu Nam, nơi đang trải qua mùa đối lập. Khi dùng hiện tượng thực tế, cần chỉ rõ nơi và thời gian.