昼夜的产生
在大大的宇宙空间里，很多地方都是漆黑的，而太阳这样的星球能发出光亮，它能照亮其他一些不能发光的星球。这是因为太阳离地球很远，它相对于地球来说是固定不动的。但是，地球却不停地从西向东旋转，一天转一圈，这样地球总有一半向着太阳，一半背着太阳。地球向着太阳的半边是白天，背着太阳的那半边就是黑夜。
地球好比作一只陀螺，它绕着自转轴不停地旋转，每转一周就是一天。自转产生了昼夜交替的现象，朝着太阳的一面是白天，背着太阳的一面是夜晚。当我们中国这里是白天的时候，处在地球另一侧的美国正好是夜晚；地球自转的方向是自西向东的，所以我们看到日月星辰从东方升起逐渐向西方降落。
地球自转和公转运动的结合产生了地球上的昼夜交替、四季变化和五带（热带、南北温带和南北寒带）的区分。由于地球自转轴与公转轨道平面斜交成约66°33′的倾角，因此，在地球绕太阳公转的一年中，有时地球北半球倾向太阳，有时南半球倾向太阳。总之太阳的直射点总是在南北回归线之间移动，于是产生了昼夜长短的变化。
由于地球是一个不发光又不透明的球体，同一瞬间阳光只能照亮半个球，被阳光照亮的半个地球是白昼，没有被阳光照亮的半个地球是黑夜。
此外，白半球和夜半球的分界线（圈），叫做晨昏线（圈）。地球各地所处的昼夜状态可以用太阳高度来表达。太阳高度是太阳高度角的简称，表示太阳光线对当地地平面的倾角。
而在昼半球上的各地，太阳高度总是大于零度，即太阳在地平线之上；在晨昏线上的各地，太阳高度等于2°，即太阳刚好位于地平线上；在夜半球上的各地，太阳高度总是小于零度，即太阳位于地平线之下。由于地球不停地运动，昼夜也就不断地交替。昼夜交替的周期或太阳高度的日变化周期为24小时，叫做一个太阳日。太阳日制约着人类的起居作息，因而被用来作为基本的时间单位。此外，太阳日时间不长，使整个地球表面增热和冷却不致过分剧烈，从而保证了地球上生命有机体的生存和发展。
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极昼和极夜是极圈内特有的自然现象，极昼和极夜这种特殊的自然现象，是地球沿着倾斜的地轴自转所造成的结果。也就是说，地球自转时地轴与垂线成一个约23.5度的倾斜角，因而地球在围绕着太阳公转的轨道上，有6个月的时间，南极和北极的其中一个极总是朝向太阳，另一个极总是背向太阳；如果南极朝向太阳，南极点在半年之内全是白天，没有黑夜；这时，北极则见不到太阳，北极点在半年之内全是黑夜，没有白天。到了下一个半年，则正好相反，北极朝向太阳，北极点全是白天；而南极这时则见不到太阳，南极点全是黑夜。在极圈内的地区，根据纬度的不同，极昼和极夜的长度也不同。
极昼：在南极地区，当地时间24小时内太阳永不没入地平线的现象，叫做极昼。在南极点，一年中有半年为极昼；如若考虑折射作用，应略比半年稍多几天。南极点的极昼出现在南半球的夏半年。
极夜：与极昼相反，在南极地区，当地时间24小时内太阳永远在地平线以下的现象，叫做极夜。在南极点，一年中应有半年为极夜；但是由于折射作用，实际不足半年。南极点出现极夜的时间与极昼正好相反，在南半球的冬季。
在南极地区，随着纬度降低，极昼和极夜出现的时间均变短，在极圈上，极昼与极夜均只出现一天。
由于存在着极昼和极夜，在漫长的白天，动物必须积累足够的能量，从而不停地进食，并且还要高效率地养育后代，这样当极夜来临时，除部分迁徙到南方去的动物外，那些留下来的动物便可以度过最为艰难的时期。
