Anticamente si pensava che la terra fosse al centro dell’universo e sia i pianeti che il sole ruotavano intorno ad essa, era la visione tolemaica, che fu poi superata dalla visione copernicana, che invece pone il sole al centro del sistema solare e la terra e gli altri pianeti ne costituiscono i satelliti e vi ruotano intorno.
La terra dunque è un pianeta sferico che ruota intorno al sole, il tempo che impiega a compiere un giro completo viene detto rivoluzione, e dura 365 giorni (un anno), ma la terra oltre a ruotare intorno al sole ruota anche su se stessa, perciò avviene l’alternanza del giorno con la notte: è la rotazione terrestre, che dura 24 ore.
Bisogna immaginare la terra divisa a metà in due parti, una superiore ed una inferiore, la linea immaginaria che taglia la terra in queste due parti si chiama equatore, esso quindi divide la terra in due emisferi: l’emisfero Nord o Boreale e l’emisfero Sud o Austale. La maggior parte delle terre si trova nell’emisfero Nord, mentre all’emisfero Sud appartengono solo una parte dell’Africa e dell’Amrica meridionale, l’Oceania e l’Antartide.
Dunque la rotazione permette l’alternanza del giorno con la notte, e la rivoluzione scandisce il trascorrere dell’anno con le sue stagioni. È necessario immaginare anche un’asse che attraversa la terra dal polo nord al polo sud, poiché la terra ha una posizione leggermente inclinata. Questo aspetto è importante perché serve per spiegare la presenza di giornate più lunghe in estate e più corte in inverno: il 21 guigno di ogni anno è un giorno particolare, si chiama solstizio d’estate, è il giorno in cui per più tempo (15 ore) la luce arriva all’emisfero Nord, il polo nord è inclinato verso il sole e quindi al polo non c’è la notte, nell’emisfero Australe c’è il giorno di luce più breve, ed il polo sud è sempre al buio; il 22 dicembre di ogni anno invece è il solstizio d’inverno, nell’emisfero Nord è il giorno più corto dell’anno (8 ore di luce) ed il polo Nord è al buio, poiché l’asse terrestre presenta il polo Sud rivolto verso il sole; le posizioni intermedie sono l’equinozio di autunno, che capita il 23 settembre, ed il 21 marzo l’equinozio di primavera, in questi giorni la durata del giorno e della notte è uguale in tutto il mondo: 12 ore esatte; la differenza tra emisfero australe e boreale sta solo nel fatto che mentre su un emisfero comincia la primavera chiaramente nell’emisfero opposto comincia l’autunno.
Quello che cambia nel corso delle stagioni, oltre il clima e la presenza di luce nella giornata, è anche la lunghezza delle ombre: le ombre in inverno sono più lunghe, poiché quando la luce è più bassa, come capita appunto in inverno, l’ombra è più lunga. Questo fenomeno si può verificare anche nel corso di una giornata: a mezzogiorno, quando il sole è più alto ed indipendentemente dalla stagione, l’ombra è più corta rispetto al pomeriggio, momento in cui il sole è più basso.