Päivä – Maapallon pyöriminen: aurinkopäivä ja sideriaalinen päivä

Tutustu päivän ja yön syntyyn: maapallon pyöriminen, aurinkopäivä vs. sideriaalinen päivä — selitykset, erot ja ajallinen vaikutus arkikäytännössä.

Päivä on aika, joka maapallolta kuluu pyörähtääkseen oman akselinsa ympäri kerran. Auringon puoleisella puolella maapalloa on päivä, ja poispäin Auringosta oleva puoli on yö. Yksi keskimääräinen aurinkopäivä kestää 24 tuntia, ja siihen sisältyvät sekä valoisa aika että yö. Tämä 24 tunnin jakso on määritelty keskimääräisen aurinkoaikaan perustuvaksi ja on perusta siviiliajan laskennalle.

Aurinkopäivä

Aurinkopäivä (tai päivänmittainen aurinkoaika) mitataan Auringon näennäisen liikkeen perusteella: kuinka kauan kestää, että Aurinko palaa samaan paikkaan taivaan korkeudessa tai samaan todelliseen aikaan seuraavana päivänä. Koska Maa kiertää Aurinkoa, Aurinko näyttää siirtyvän idästä länteen ympäri vuoden. Tämän vuoksi maa ei riitä täyteen 360 asteen pyörähdykseen omassa akselissaan saadakseen Auringon takaisin samaan meridiaaniin — Maan pitää pyörähtää hieman yli yhden kierroksen. Keskimääräinen aurinkopäivä on määritelty olevan 24 tuntia eli 86 400 sekuntia.

Sideriaalinen päivä

Sideriaalinen päivä eli tähtiaika mitataan suhteessa kaukaisiin kiintotähtiin tai taivaan kiintopisteisiin. Se on se aika, jossa Maa pyörähtää täyden 360° suhteessa tähtitaivaaseen. Sideriaalinen päivä on noin 23 tuntia 56 minuuttia 4,1 sekuntia (noin 86 164,1 sekuntia), eli noin 3 minuuttia 56 sekuntia lyhyempi kuin keskimääräinen aurinkopäivä. Erotuksen syynä on se, että Maa etenee kiertoradallaan noin 1° päivässä (360° / ≈365,24), joten Auringon meridiaaniin palaamiseksi tarvitaan tämä lisäkulma, mikä vastaa noin neljää minuuttia lisäystä aurinkopäivään.

Miksi päivien pituudet vaihtelevat

Todellisuudessa aurinkopäivän pituus ei ole aina täsmälleen 24 tuntia: se vaihtelee hieman päivän ja vuoden mukaan johtuen Maan radan elliptisyydestä ja akselin kallistuksesta (noin 23,4°). Nämä tekijät aiheuttavat sen, että Auringon näennäinen nopeus taivaalla ei ole täysin vakio. Tämän seurauksena käytetään käsitettä keskimääräinen aurinkopäivä (mean solar day) siviiliajan perustana ja käsitettä todellinen/ilmeinen aurinkopäivä (apparent solar day) todellisten Auringon paikkojen kuvaamiseen. Ajan mitoituksessa myös aikajärjestelmiä kuten UTC:tä säädetään ajoittain hyppytunteja eli leap second -korjauksia käyttäen, jotta atomikellon aika pysyy sopusoinnussa maapallon pyörimisen kanssa (UT1).

Käyttötarkoitukset

• Aurinkopäivä on lähtökohta siviiliajalle ja arkipäivän rytmille (herääminen, työ, valaistus ym.).
• Sideriaalista aikaa käytetään tähtitieteessä ja havaintotekniikassa, koska se kertoo, milloin tietyt tähdet ilmestyvät tietylle pituuspiirille tai havaintolaitteelle.
• Päivän pituus vaihtelee myös maantieteellisen sijainnin mukaan: napaseuduilla päivän ja yön pituudet voivat vaihdella suuresti vuodenaikojen mukaan Maan akselin kallistuksen vuoksi.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on päivä?

K: Milloin on päivä?

K: Milloin on yö?

K: Kuinka kauan kestää, että maapallo pyörii kerran?

K: Mikä on keskimääräinen aurinkoaika?

K: Mikä on tähtiaika?

K: Onko tähtivuorokausi pidempi vai lyhyempi kuin keskimääräinen aurinkopäivä?

Hae kirjaimella