夜半球

由於地球是個巨大的球體，其本身的密度又很大，不透明，所以受到太陽光的照射時，只能有半個地球被照亮稱晝半球，而另外半球未被照亮稱夜半球。

假定晝半球和夜半球在同一經線圈（共劃分360個緯度）上，且都只跨180°緯度（實際上，由於太陽有16′的視半徑，再加上地平光線有34′的折光差，使得晝半球任何時候都大於夜半球，但因差別不大，我們可以粗略地認為兩個半球各跨180個緯度），那麼，離開太陽直射點90個緯度的兩條緯線（與晨昏線相切）上太陽高度都是0°，其中太陽直射點所在經線上是正午時的太陽高度（即由此緯度到極點的各緯線圈全處在夜半球——正午太陽高度均小於等於0°，出現極夜），而與直射點所在經線正相對的另一條經線上則為子夜時的太陽高度（即由此緯度到極點的各緯線圈全處於晝半球——子夜時太陽高度都等於大於0°，出現極晝）。

據以上道理不難明白，太陽直射點在哪個緯度，離開極點相當這個緯度數的緯線圈到極點就是此時出現極晝極夜現象的範圍。其中直射點所在半球，這個範圍內為極晝；另外半球這個範圍內則為極夜。所以，已知太陽直射點位置求極晝極夜範圍的方法是：直接用90°減去直射點緯度數得到出現範圍，再據與直射點位置關係確定哪裏極晝哪裏極夜。例如：太陽直射5°N時，85°N以北為極晝，85°S以南為極夜；若直射點在20°S，則70°S以南為極晝，70°N以北為極夜。