mini|Tageslänge in Stunden eines ganzen Jahres von Rørvik (NO) und Athen (GR) im Vergleich Der Tag (mhd. tag tac, asächs. dag, got. dags, urgerm. *dagaz) wird in verschiedener Weise als vom scheinbaren Lauf der Sonne um die Erde bestimmter Zeitbegriff verwendet.
Der Tag ist die Zeit von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang, auch als lichter Tag bezeichnet. Davon abweichend wird auch die Zeitspanne des Wachseins und Tätigseins der Menschen, die bis in mittlere Breiten und besonders im Winter (nördliche Erdhälfte) wesentlich länger als der lichte Tag ist, als Tag bezeichnet. In Abweichung zum lichten Tag wird auch dessen Summe mit der Nacht als Tag, genauer als voller Tag oder Volltag bezeichnet. Einzelne aufeinander folgende Volltage werden als Kalendertage, die heute in der Regel von Mitternacht bis Mitternacht dauern, bezeichnet. Die Nacht gehört somit zwei verschiedenen Kalendertagen an. Ein Sonnentag ist die Zeitdauer zwischen zwei oberen Meridiandurchgängen der Sonne. Das sind die Zeitpunkte, an denen die Sonne genau im Süden (nördliche Halbkugel der Erde) bzw. genau im Norden (südliche Halbkugel der Erde) steht. Weil die Dauer des vom Lauf der Sonne vorgegebenen Volltages (wahrer Sonnentag) über ein Jahr schwach variiert, wird ein aus ihm gemittelter mittlerer Sonnentag (auch bürgerlicher Tag genannt) allgemein und für die Länge des Kalendertages verwendet.
Der mittlere Sonnentag (Einheitenzeichen: d) war traditionell die Basis für die Einheit Sekunde (Einheitenzeichen: s): . Seit 1956 wird deren Länge jedoch anders dargestellt (Atomsekunde). Derzeit ist der mittlere Sonnentag 86.400,003 Atomsekunden lang. Der Kalendertag hat jedoch, abgesehen von wenigen Tagen, in die eine Schaltsekunde eingefügt wird, weiter eine Länge von 86.400 s.
Grundlegende Begriffe Veränderliches Tageslicht Das veränderliche Tageslicht ist mindestens für all jene Lebewesen bedeutend, die sich zur Abstimmung innerer Abläufe und äußerer Vorgänge auf Licht als Zeitgeber beziehen und wiederholbare Verhaltensmuster entwickeln. Zu wiederkehrenden hellen Phasen der Belichtung tags im Wechsel mit dunklen nachts kommt es an Orten auf der Erdoberfläche infolge der Rotation der Erde und ihres Umlaufs um die Sonne. Doch sind diese Zeitspannen nicht von konstanter Dauer, sondern schwanken im Jahreslauf, ortsabhängig verschieden stark. So dauert auf 50° geographischer Breite die Spanne des helllichten Tages zur Sonnenwende (Solstitium) im Sommer etwa doppelt so lange wie zur Wintersonnenwende. Zweimal im Jahr, zum Äquinoktium, sind Tag und Nacht gleich lang. Dieser Termin einer Tagundnachtgleiche ist dann für die ganze Erde derselbe.
Zeitspanne tags Die Zeitspanne tags wird auch lichter Tag genannt. Mit dem Tageslicht ist es Tag, der von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang währt. Diese Spanne entspricht dem Tagbogen des scheinbaren Sonnenlaufs und wird mit dem höchsten Sonnenstand zu Tagesmitte in Tageshälften geteilt; sie kann daneben in Tageszeiten unterschieden sowie in (oft zwölf) Tagesstunden unterteilt werden. Die Dauer dieser Tagesabschnitte hängt jeweils von der Tageslänge ab und schwankt daher mit zunehmender Äquatorferne stärker (siehe hierzu auch Breitenkreise). An Orten mit einer geographischen Breite der Polarkreise oder höher, in den Polargebieten, ist nicht mehr jede Drehung der Erde mit Auf- und Untergang der Sonne verknüpft, was als Polartag bezeichnet wird. Tags aufgefasst als (lichte) Tage sind somit Zeitspannen von sehr verschiedener Dauer.
Zeitspanne aus tags und nachts Die Zeitspanne aus tags und nachts wird ein „voller Tag“ genannt, wenn die von Tageslicht erhellte Spanne zusammen mit der angrenzenden Nacht zwischen zwei vergleichbaren Belichtungsphasen gefasst wird, beispielsweise außerhalb der Polarregionen von einem Aufgang der Sonne bis zum nächsten Sonnenaufgang oder von einem Sonnenuntergang bis zum nächsten (Nychthemeron). Da die Sonne im Frühlingshalbjahr von Tag zu Tag früher auf- und später untergeht und im Herbsthalbjahr von Tag zu Tag später auf- und früher untergeht, unterliegt die Dauer eines auf den Auf- oder Untergang der Sonne bezogenen vollen Tages starken Schwankungen, deren Ausmaß von der geographischen Breite abhängt. Ein sinnvollerer Bezugspunkt für die Definition des vollen Tages ist der nahezu symmetrisch in der Mitte des lichten Tages liegende Mittag, in dem die Sonne in ihrer oberen Kulmination, dem höchsten Stand über dem Horizont, den Meridian überquert und ihr Stundenwinkel gleich null ist. Eine gleichwertige Alternative ist die entgegengesetzte Position der Mitternacht, in der die Sonne in ihrer unteren Kulmination den Meridian überquert und ihr Stundenwinkel gleich 12h = 180° ist (diese Position der Sonne liegt in den nichtpolaren Regionen der Erde ganzjährig unterhalb des Horizonts). Der volle Tag, definiert als die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mittagen oder Mitternächten, ist ein Sonnentag; seine Dauer ist für alle Orte gleich lang und schwankt auch im Jahreslauf nur gering. Im bürgerlichen Leben beginnt der Sonnentag zur Mitternacht; in der Astronomie ist auch der am Mittag beginnende Sonnentag gebräuchlich. Zur zeitlichen Einteilung eines Sonnentages dient die örtliche Sonnenzeit, definiert als Stundenwinkel der Sonne ± 12 Stunden; damit ist es zur Mitternacht 0h und am Mittag 12h Sonnenzeit.
Dauer der Zeitintervalle Die exakte Dauer des Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mittagen oder Mitternächten ändert sich im Jahreslauf. Da die Erde sich nicht in der Äquatorebene und nicht auf einer Kreisbahn mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, sondern in der Ekliptik entsprechend den Keplerschen Gesetzen auf einer Ellipsenbahn um die Sonne bewegt, erfolgt der jährliche Umlauf der Projektion der Richtung der Sonne auf den Äquator mit einer variablen Winkelgeschwindigkeit. Daher ändert sich der in der Äquatorebene liegende Stundenwinkel der Sonne, selbst bei Annahme einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit der Erde, ungleichmäßig. So ist auch die Dauer eines wahren Sonnentages, in dem der Stundenwinkel der Sonne sich im 24h = 360° ändert, also etwa die Dauer von einer unteren Kulmination der Sonne (= Mitternacht) bis zur nächsten, veränderlich. Um bis zu etwa eine Minute können sich wahre Sonnentage unterscheiden, der durchschnittliche Wert im Laufe von Jahren für die zwischen den (unteren) Meridiandurchgängen verstreichende Zeit beträgt derzeit ungefähr 24 Stunden.
Durchschnittliche Tagesdauer Der ermittelte Durchschnittswert der Zeitdauer wahrer Sonnentage, der mittlere Sonnentag, gibt den Anhalt für die Festlegung der Dauer des sogenannten bürgerlichen Tages, der zur Grundlage des kalendarischen Zeitbezuges wurde. Diesem heute verbreiteten zeitlichen Bezugsschema wird ein Zeitmaß „Tag“ von konstanter Dauer unterlegt, dessen Abfolge mittels etwaiger Schaltsekunden dem aktuellen Mittelwert angepasst wird. Zu Anfang des 20. Jahrhunderts waren auch die Zeitmaße Stunde, Minute, Sekunde noch als Bruchteile eines mittleren Sonnentages definiert. Als jedoch offensichtlich geworden war, dass die Erdumdrehung nicht wie angenommen eine konstante Rotationsperiode hat, wurde die an die Rotation gebundene Sonnensekunde in den 1950er Jahren zunächst abgelöst durch die auf der Bahnbewegung der Erde beruhenden Ephemeridensekunde als Zeiteinheit. Seit der Einführung der Atomsekunde Ende der 1960er Jahre wird die Basiseinheit dieses Zeitmaßes nicht mehr astronomisch bestimmt, sondern abgekoppelt von Drehung und Umlauf der Erde. Im SI ist die zugrundeliegende Maßeinheit der Zeit auf Basis der Atomzeit definiert, deren Zeitnormal Atomuhren stellen: die Sekunde. Ihr 86.400faches wird auch als „Tag“ bezeichnet, mit dem Zeichen „d“ (für ) angegeben, und in 24 Stunden zu 60 Minuten von je 60 Sekunden aufgeteilt.
Konstantes Zeitmaß d Das übliche konstante Zeitmaß Tag (d) von 24 Stunden ist das 86.400fache der SI-Einheit Sekunde. Deren Definition wurde so gewählt, dass der damit gemessene mittlere Sonnentag gerundet nun (derzeit) 86.400 Sekunden dauert; auftretende Differenzen werden durch Schaltsekunden ausgeglichen. Dieses Zeitmaß entspricht also etwa dem gegenwärtigen Mittelwert, es gibt nicht die wahre Dauer eines Sonnentages an. Mit der Konstruktion aneinander gereihter konstanter Zeitabschnitte für die mittlere Sonnenzeit wird der wahre Sonnenstand zu Mittag regelmäßig um maximal eine gute Viertelstunde Anfang November verfehlt; die jeweiligen Abweichungen können über die Zeitgleichung errechnet werden.
Tatsächliche Tagesdauer Die tatsächliche Dauer eines wahren Sonnentages ändert sich von Tag zu Tag etwas, sie wird von den aktuellen Bahngeschwindigkeiten während des Umlaufs sowie von der Rotationsgeschwindigkeit der Erde bestimmt und weicht um bis zu etwa 30 Sekunden von 24 Stunden ab. Allerdings geben diese Zeitspannen nicht die Dauer wieder für eine ganze Umdrehung der Erde. Bereits Kopernikus war bekannt,Im geozentrischen Bild wird der Tagesbogen des scheinbaren Sonnenlaufs als Lauf der Sonne um die Erde angesehen. Im heliozentrischen Bild wird dies als Bewegung der Erde verstanden, zerlegt in deren Rotation und deren Umlauf. Derart dargelegt 1543 in De revolutionibus orbium coelestium durch Nicolaus Copernikus; später aufgefasst als „Kopernikanische Wende“. Daran anschließend beschreibt Johannes Kepler 1609 in Astronomia Nova den Umlauf – anstelle eines Kreisens auf Sphären – als Bewegung auf einer elliptischen Bahn und formuliert die Keplerschen Gesetze. dass ein Tag-Nacht-Zyklus nicht je einer ganzen Erdrotation entsprechen kann, wenn die Erde um die Sonne läuft. Denn ohne jede Eigenrotation ergibt sich während eines ganzen Umlaufs schon genau ein Tag-Nacht-Zyklus.
Präzise Zeitangaben Misst man die Zeitspanne von Kulmination zu Kulmination nicht für den Stern Sonne, der als Zentralgestirn umlaufen wird, sondern in Bezug auf das Licht anderer sehr ferner Sterne, so wird die Erdrotation vor dem Hintergrund der Fixsterne dargestellt durch die Dauer des siderischen Tages. Man beobachtet die scheinbare Drehung des Nachthimmels und erhält damit einen Näherungswert für die Rotationsdauer der Erde von ungefähr 86.164 Sekunden. Vor dem Fixsternhintergrund betrachtet vollzieht die Erde nämlich übers Jahr gesehen genau eine Rotation mehr als die Zahl an auf die Sonne bezogenen (lichten, vollen, Sonnen- oder Kalender-) Tagen. Da die Drehung der Erde gleichsinnig (prograd) dem Lauf um die Sonne ist, ist ihre Dauer um rund 24 h/366 oder knapp 4 Minuten kürzer als ein mittlerer Sonnentag. Derzeit beträgt die Umdrehungsdauer der Erde circa 23 Stunden 56 Minuten und 4,10 Sekunden mit Schwankungen im Bereich von Millisekunden und einer langfristigen Tendenz der Zunahme. Eine zunehmende Umdrehungsdauer spiegelt sich bei gleichen Umlaufbedingungen in zunehmenden Tageslängen wider, sowohl für den vollen wie den lichten Tag. Zwar wird ein Schauen des Sternenhimmels und ein Sichten des Sonnenstandes als zeitliche Bezugnahme im Alltag heute für manchen ersetzt durch den Blick auf die Uhr, manchmal mit dual time für down under. Doch ist Licht für Menschen immer noch zeitgebend, so auch für das gegebene Datum („dies Gegebene“, lateinisch: datum) von heute, an diesem Tag – dem dann subjektiv Bedeutung zukommt beispielsweise als Geburtstag, an dem jemand „das Licht der Welt erblickt“ hat.
Tag als Zeitspanne Ausgehend von dem Grundkonzept – in Bezug auf die Phase der Belichtung an einem Aufenthaltsort einen zeitlichen Verhalt anzugeben – sind eingeschränkte oder erweiterte, besondere und allgemeine Begriffe des Tages entwickelt worden:
als unbestimmte Spanne tags oder Tag nicht näher bestimmt oder bezogen, als die Zeit mit Licht, dem Tageslicht als ungefähre Spanne Tageszeit wie morgens, vormittags, mittags, nachmittags oder abends als bestimmte Zeitspanne lichter Tag als die helllichte Zeit von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang