晝夜變化

形成晝夜長短變化的原因是地球的地軸是傾斜的以及地球在公轉，一直指向北極星附近。

地球在繞太陽公轉的過程中，地軸始終與軌道面傾斜成66度34分的夾角。由於地軸的傾斜，當地球處在軌道上不同位置時，地球表面不同地點的太陽高度是不同的。太陽高度大的時候，太陽直射，熱量集中，就好像正對着火爐一樣；而且太陽在空中經過的路徑長，日照時間長，晝長夜短，必然氣温高，這就是夏季。反之，太陽高度小時，陽光斜射地面，熱量分散，相當於斜對着火爐；而且太陽在空中所經路徑短，日照時間短，晝短夜長，氣温則低；由冬季到夏季，太陽高度由低變高。同樣道理，太陽高度的變化影響着晝夜的長短和温度的高低，分別形成了秋季和春季。

由於地球永不停歇地側着身子，圍繞太陽運轉，這種冷暖便不停地交替着，從而形成了寒來暑往的四季。

在太陽照射下，地球被分為晝夜兩個半球：向太陽的半球是晝半球，背太陽的半球是夜半球。晝夜兩半球之間的分界線，被叫做晨昏線，是地球的一個大圓。晨昏圈經過的各地，正經歷着一天中的清晨或黃昏。那裏見到的太陽，正好位於東方或西方的地平上。

地球不僅在空間有晝夜半球之分，而且，由於地球的自轉和公轉，晝夜兩半球在時間上不斷地相互交替，使得各個地點時而位於晝半球，因而經歷着白晝；時而位於夜半球，因而經歷着黑夜。這叫做晝夜交替。晝夜交替的週期，就是通常所謂的1日，叫太陽日，它不同於恆星日。恆星日是單純的地球自轉的週期，而形成太陽日的，不僅是由於地球自轉，還包括地球的公轉，是二者的會合週期。

晝夜的長短，視晨昏圈分割緯線的情況而定。一般情形下，緯線被晨昏圈分割成兩部分：位於晝半球的部分叫晝弧；位於夜半球的部分叫夜弧。晝弧和夜弧的弧長，決定該地的晝長和夜長：弧長15°，摺合時間1小時。……

各地的晝夜長短，因晨昏圈隨太陽直射點的移動而發生變化：

當太陽直射點落在赤道（春秋二分）時，晨昏圈通過兩極（與經圈重合），等分所有緯線。因此，全球各地晝夜等長。

北至日，太陽直射點移至北迴歸線，晨昏圈偏離兩極，與南、北極圈相切。這時，晝弧與夜弧的分割最為懸殊。北半球（太陽直射的半球）各緯度晝最長而夜最短；南半球相反。北半球的晝長和南半球的夜長，皆隨緯度增高而增大。到北極圈內，緯線全線是晝弧，晝長達24小時，“夕陽”連着“朝輝”，終日太陽不落，稱為極晝。在南極圈內，緯線全線位於夜半球，24小時漫漫長夜，終日不見太陽，稱為極夜。赤道是唯一保持晝夜等長的地方。從幾何上説，赤道和晨昏圈都是地球的大圓；兩個大圓相交，必相互等分。

南至日（北半球冬至日），太陽直射點移至南迴歸線。這時，南北兩半球的晝夜長短分佈情形，與北至日相反。