Por que existe dia e noite? A explicação simples

Existe dia e noite porque a Terra gira em torno do próprio eixo, e o Sol ilumina só metade dela de cada vez. Enquanto a sua cidade está na metade iluminada, é dia; quando a rotação leva você para a metade escura, é noite. O Sol não se move no céu: você é que está girando, a mais de 1.500 quilômetros por hora, sem sentir nada.

É isso, e nada além disso. Não tem a ver com a Terra dar a volta no Sol — essa volta leva um ano e é o que cria as estações. Dia e noite são a rotação, que leva um dia. São dois movimentos diferentes, que acontecem ao mesmo tempo e são confundidos o tempo todo.

A parte que o desenho da escola não mostra

Pegue uma bola e uma lanterna num quarto escuro. Acenda a lanterna de um lado só. Metade da bola fica iluminada, metade fica na sombra — e não tem jeito de iluminar as duas metades com uma lanterna só. Agora gire a bola devagar com o dedo. Qualquer pontinho que você marcar com caneta vai passar pela parte clara, depois pela escura, depois pela clara de novo.

Esse pontinho é você. A lanterna é o Sol. A rotação da bola é o dia.

O que o desenho da escola esconde é que a metade escura não tem nada de especial: não é um lugar, não é uma sombra projetada por outra coisa, não é a sombra da Lua nem a da Terra em outra Terra. É simplesmente o lado da bola que está de costas para a lanterna naquele instante. A "noite" é a sombra que a própria Terra faz em si mesma.

Essa sombra tem formato de cone e se estica pelo espaço por cerca de 1,4 milhão de quilômetros atrás do planeta — conta que sai do tamanho da Terra, do tamanho do Sol e da distância entre os dois. Quando a Lua entra nesse cone, acontece um eclipse lunar — que é a mesma sombra de sempre, só que pega alguma coisa no caminho. Isso está contado em Por que a Lua fica vermelha durante o eclipse?.

A que velocidade você está girando agora

A Terra dá uma volta completa em 23 horas, 56 minutos e 4 segundos, segundo a ficha do Goddard Space Flight Center, da NASA. A circunferência do planeta no equador é de 40.075 quilômetros. Dividindo um pelo outro, quem está na linha do equador anda 1.674 km/h — quase uma vez e meia a velocidade do som.

Mas isso só vale no equador. Quanto mais perto dos polos, menor a circunferência que você percorre, e mais devagar você vai. Calculamos para as cidades brasileiras:

Um avião de carreira voa a uns 900 km/h. Quem está em Belém está girando quase ao dobro da velocidade de um avião, sentado, tomando café. E ninguém sente nada, pelo mesmo motivo que ninguém sente a velocidade de um ônibus andando reto e liso: o corpo sente aceleração, não velocidade. A explicação completa está em Por que não sentimos a Terra girar?.

A linha entre os dois tem nome

A fronteira entre a metade clara e a metade escura se chama terminador. Ela não fica parada: dá a volta no planeta junto com a rotação, na mesma velocidade da tabela acima. No equador, o terminador atravessa o chão a 1.674 km/h — mais rápido do que qualquer avião comercial consegue voar.

É por isso que o pôr do sol é tão rápido perto do equador e tão demorado perto dos polos. Em Belém, o Sol mergulha quase na vertical e o crepúsculo acaba depressa. Em Porto Alegre, ele desce inclinado, arrasta pelo horizonte, e o céu demora bem mais para escurecer de vez.

E é por isso, também, que a foto de astronauta que mostra a Terra "metade clara, metade escura" nunca mostra uma linha reta e nítida: o que aparece é uma faixa borrada de dezenas de quilômetros, o crepúsculo, onde o Sol já passou do horizonte mas a atmosfera lá em cima ainda está iluminada. Esse ar iluminado é o que dá cor ao céu — assunto de Por que o céu é azul? E por que fica laranja no pôr do sol.

Por que o dia não tem exatamente 24 horas

Aqui está a pegadinha que quase ninguém conhece. A Terra gira em 23h56min04s, mas o nosso dia tem 24 horas exatas. Faltam quatro minutos. Para onde eles vão?

Vão para a órbita. Enquanto a Terra gira, ela também está andando em volta do Sol — quase um grau por dia, porque são 360 graus divididos por 365,24 dias do ano. Depois de uma volta completa sobre o próprio eixo, a Terra andou um pouco na órbita, e a sua cidade precisa girar esse um grau a mais para o Sol voltar a ficar exatamente na mesma posição no céu.

Um grau de rotação leva quatro minutos. Fizemos a conta: 360 ÷ 365,24 = 0,986 grau por dia, e 0,986 grau a 15 graus por hora dá 3,94 minutos. É exatamente a diferença que aparece na ficha da NASA entre a rotação (23,9345 horas) e o dia solar (24,0000 horas).

Dito de outro jeito: o dia sideral é o tempo de uma volta em relação às estrelas, e o dia solar é o tempo em relação ao Sol. O relógio que usamos marca o segundo, porque é o Sol que manda na nossa vida. Cada planeta tem os seus dois números, e em alguns a diferença é absurda — o caso de Vênus está em Quanto tempo dura um dia em cada planeta do Sistema Solar.

Por que o dia dura mais no verão

Se a rotação é sempre a mesma, por que o dia é mais longo no verão e mais curto no inverno?

Porque o eixo da Terra é inclinado 23,44 graus. O planeta gira torto em relação ao caminho que faz em volta do Sol. Quando o hemisfério sul está inclinado para o lado do Sol, ele passa mais tempo dentro da metade iluminada a cada volta: os dias ficam mais longos. Seis meses depois, a inclinação aponta para o outro lado, e acontece o contrário. É a mesma inclinação que produz as estações, explicada em Estações do ano: por que existem e as datas de 2026 e 2027.

O efeito é tanto mais forte quanto mais longe do equador. Calculamos a duração do dia nos dois solstícios:

Repare em duas coisas. Em Belém, quase em cima do equador, o dia varia só dez minutos o ano inteiro: lá o dia e a noite duram praticamente 12 horas cada, sempre. No Chuí, no extremo sul, a diferença passa de quatro horas e meia.

E repare em Boa Vista, que está no hemisfério norte: lá o dia mais longo é em junho, e não em dezembro. O Brasil é atravessado pela linha do equador, então o país tem cidades com verões em épocas opostas. Quem está em Roraima vive o calendário astronômico do hemisfério norte.

Onde o dia dura seis meses

Leve o raciocínio ao extremo. Se você estiver exatamente no Polo Sul, o eixo inclinado faz com que você passe metade do ano inteiro dentro da parte iluminada e a outra metade dentro da escura. O Sol nasce uma vez por ano, dá voltas no horizonte por seis meses sem se pôr, e depois some por outros seis.

Não é preciso ir tão longe para ver o efeito. Acima do Círculo Polar Ártico, no norte da Noruega, da Suécia, da Finlândia, da Rússia, do Canadá e do Alasca, existem semanas de sol da meia-noite no verão e semanas de escuridão no inverno. O Brasil nunca chega nem perto disso: o país inteiro está na faixa tropical e subtropical, onde o Sol nasce e se põe todo santo dia.