Смена дня и ночи

Полный оборот Земли относительно далёких звёзд длится около 23 часов 56 минут 4 секунд — это звёздные сутки. Средние солнечные сутки, по которым устроено обычное гражданское время, длятся 24 часа. В зависимости от того, какой стороной повёрнута Земля в определённый момент к Солнцу или от него, на этой части нашей планеты наступает день и ночь. Для удобства обращения продолжительность суток на Земле принята за 24 часа, в каждом часу 60 минут, а в каждой минуте в свою очередь по 60 секунд.

Однако скорость Земли относительно Солнца из-за эллипсовидной орбиты неравномерна и изменяется в течение года. Находясь в перигелии (ближайшей к Солнцу точке орбиты), Земля движется быстрее, а в афелии — медленнее. Есть и вторая причина неравномерности солнечных суток – это наклон земной оси к плоскости орбиты. В результате к продолжительности солнечных суток необходимо вводить небольшую поправку. На продолжительность суток влияют и другие факторы, такие как возмущения планет и Луны, но они настолько незначительны, что во внимание их не принимают.

Чтобы устранить проблему разницы продолжительности суток, используют так называемые средние солнечные сутки, привязанные к среднему Солнцу - условной точке, движущейся равномерно по небесному экватору. Положение среднего Солнца рассчитывают так, чтобы оно равномерно двигалось по небесному экватору. Период повторения сезонов, связанный с равноденствиями, называется тропическим годом.

Средние солнечные сутки не подвержены периодическим изменениям, как истинные солнечные сутки, но их длительность всё же меняется в связи с изменением периода осевого вращения Земли. В среднем вращение Земли очень медленно замедляется; характерный вековой эффект составляет порядка нескольких миллисекунд на столетие, хотя на него накладываются нерегулярные колебания. В связи с накоплением поправки к длительности суток в среднем солнечном времени, иногда приходится добавлять к специальной атомной шкале так называемую високосную секунду, чтобы восстановить привязку этой шкалы к солнечной шкале времени.

Местное солнечное и звёздное время зависит от географической долготы: при смещении на 15° к востоку разница местного времени составляет примерно один час. Такое время называется местным. Гринвичское время называют всемирным или мировым. Для более удобного практического применения в конце 19 века была принята система поясного времени.