Op 23 september staat de zon boven de evenaar, waarom zijn dag en nacht dan niet even lang?

Daar zijn meerdere redenen voor.

In principe duren dag en nacht wel degelijk even lang. Maar de zon is geen punt, de zon heeft een waarneembare afmeting. Ook heeft de aarde een atmosfeer die van invloed is.

Laten we beginnen met een perfect bolvormige aarde zonder atmosfeer, en met een puntvormige zon (dus zonder afmeting). Dan zou de puntvormige zon op 23 september precies even lang boven de horizon zijn (dag) als onder de horizon (nacht).

Maar de zon is niet puntvormig, de zon heeft een afmeting. Het bovenstaande geldt dus voor het middelpunt van de zon: dat middelpunt bevindt zich precies even lang boven als onder de horizon. De zon is echter al wat eerder zichtbaar, namelijk zodra de bovenkant van de zon boven de oostelijke horizon uitpiept. En de zon blijft nog zichtbaar nadat het middelpunt al onder de horizon is gezakt, want het laatste stukje zon verdwijnt pas wat later onder de horizon.

Daarnaast heeft de aarde een atmosfeer. Die breekt het licht. Daardoor is een zon (puntvormig of met afmetingen, dat maakt niet uit) voorafgaand aan de eigenlijke zonsopkomst al zichtbaar, dus terwijl hij zich in werkelijkheid nog onder de horizon bevindt. Bij zonsondergang gebeurt hetzelfde: op een gegeven moment is de zon in werkelijkheid al onder de horizon verdwenen (en op een aarde zonder atmosfeer zou de zon dan dus al echt zijn ondergegaan), maar de atmosferische breking zorgt ervoor dat we de zon toch nog kunnen zien.

Beide effecten samen zorgen ervoor dat de dag op 23 september langer duurt dan de nacht. Hoe verder je van de evenaar bent verwijdert, hoe groter dit effect is.
 

Toegevoegd na 2 minuten:
 
Daarnaast hangt het ervan af wat je onder "nacht" verstaat. Ook als de zon al echt onder is (dus echt niet meer zichtbaar is, ondanks de atmosferische breking) is het aanvankelijk nog schemerig. Voor sommige toepassingen wordt die schemering niet als 'nacht' gerekend.

Ik heb dit in de bovenstaande tekst niet opgenomen omdat dit meer een kwestie van definitie is dan van dingen die werkelijk gebeuren. Voor de menselijke beleving is de schemering natuurlijk wel degelijk van belang.