Hiện tượng mặt trời mọc vào ban ngày và lặn vào ban đêm là kết quả của nhiều yếu tố như sự quay của trái đất, sự thay đổi góc cao của mặt trời, sự phân chia múi giờ và hiệu ứng quang học của khí quyển.
1. Vị trí tương đối của chuyển động quay của trái đất và mặt trời
Mặt trời là ngôi sao trung tâm của hệ mặt trời của chúng ta và trái đất là một trong những hành tinh quay quanh mặt trời. Trái đất cũng tự quay quanh trục của mình, mất khoảng 24 giờ để hoàn thành một vòng quay. Sự quay này khiến bề mặt Trái đất liên tục thay đổi, với một mặt hướng về phía mặt trời và mặt còn lại di chuyển ra xa mặt trời.
Chính nhờ sự quay của Trái đất mà chúng ta có thể nhìn thấy mặt trời mọc vào ban ngày và lặn vào ban đêm. Khi trái đất quay sao cho bề mặt của một khu vực cụ thể hướng về phía mặt trời, chúng ta có thể thấy mặt trời mọc từ đường chân trời và chiếu sáng trên trái đất khi trái đất tiếp tục quay sao cho bề mặt của khu vực đó quay mặt ra xa mặt trời, mặt trời dần lặn xuống phía dưới đường chân trời. Tiếp theo, màn đêm buông xuống.
2. Thay đổi góc cao mặt trời
Góc độ cao mặt trời là góc giữa tia nắng mặt trời và bề mặt trái đất. Vào ban ngày, khi Trái đất quay, góc độ cao của Mặt trời tăng dần cho đến khi Mặt trời đạt tới điểm cao nhất trong ngày. Lúc này, các tia nắng chiếu vào bề mặt trái đất một cách trực tiếp nhất khiến ngày trở nên ấm áp và tươi sáng.
Vào ban đêm, khi trái đất tiếp tục quay, góc cao của mặt trời giảm dần và tia sáng mặt trời trở nên xiên hơn. Cuối cùng, mặt trời lặn xuống dưới đường chân trời, bầu trời tối dần và màn đêm bắt đầu buông xuống.
3. Múi giờ và sự thay đổi ngày đêm
Các khu vực khác nhau trên trái đất trải qua ngày và đêm vào những thời điểm khác nhau do tốc độ quay của trái đất không đổi nhưng kinh độ của mỗi khu vực lại khác nhau. Để thống nhất thời gian, chúng ta chia bề mặt trái đất thành các múi giờ khác nhau và mỗi múi giờ sử dụng giờ địa phương của kinh tuyến trung tâm làm giờ chuẩn.
Việc phân chia múi giờ cho phép chúng ta dự đoán chính xác hơn khi nào mặt trời mọc và lặn. Mặc dù độ dài ngày và đêm khác nhau ở những nơi khác nhau trên trái đất, nhưng những người ở cùng múi giờ có thể chia sẻ cùng một tiêu chuẩn thời gian, điều này cũng giúp cuộc sống hàng ngày của chúng ta diễn ra một cách có trật tự.
4. Ảnh hưởng của khí quyển tới tia mặt trời
Ngoài sự phân chia múi giờ và vòng quay của Trái đất, bầu khí quyển còn đóng vai trò quan trọng trong việc mặt trời mọc và lặn. Các phân tử không khí, hơi nước và các hạt trong khí quyển phân tán và hấp thụ các tia nắng mặt trời, làm chúng mềm đi khi chúng đi qua bầu khí quyển. Đây là một trong những lý do khiến chúng ta nhìn thấy màu sắc đẹp trên bầu trời lúc bình minh và hoàng hôn.
Ngoài ra, khí quyển còn có vai trò điều hòa nhiệt độ của trái đất. Ban ngày, bầu khí quyển hấp thụ nhiệt từ bức xạ mặt trời khiến nhiệt độ bề mặt tăng lên; vào ban đêm, bầu khí quyển giải phóng lượng nhiệt dự trữ, làm chậm quá trình giảm nhiệt độ bề mặt, từ đó làm giảm bớt cảm giác lạnh lẽo về đêm.
Thông qua sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên lý thiên văn này, chúng ta có thể hiểu và trân trọng sâu sắc hơn những điều kỳ diệu của vũ trụ diễn ra hàng ngày, đồng thời chúng ta cũng có thể trân trọng hành tinh xinh đẹp và phức tạp mà chúng ta đang sống một cách sâu sắc hơn.