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.昼半球和夜半球的分界线(圈),叫做晨昏线(圈).
昼夜交替是地球在太阳光的照射下,因自转运动而形成的一种自然现象。
地球自转一周为一昼夜,谓之“太阳日”。当地球自转时,面向太阳之地面为“昼”,背向太阳之地面则为“夜”。昼夜的形成即由此。春分以后,日照北半球渐多,因此北半球夜短昼长,南半球则相反;秋分以后,日照南半球渐多,故北半球昼短夜长,南半球仍相反。(冬天白天时间短的原因)
任一瞬间,地球各地所初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.在昼半球上的各地,太阳高度总是大于0度,即太阳在地平线之上;在晨昏线上的各地,太阳告诉等于2度,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0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.
由于地球的自转地球不同位置同一时刻的昼夜情况是不一样的,有的是正午,有的是子夜,有的正经历昼夜交替的早晨或傍晚.当某地太阳升起到一天中最高位置时,太阳只射在该地所处的经线上,这时就是当地的正午.这样确定的时间叫做地方时(local time).经度每相差15度.地方时相差1小时.
由于地轴是倾斜的,所以地球上不同地区的昼夜长短是不同的。在地球的南北两极地区,太阳终年斜射,昼夜长短变化最大。南北半球的高纬度地区还会出现太阳终日不落或终日不出的现象,即一天24小时都是白天或者都是黑夜,这就是极地地区的“极昼”和“极夜”现象。在南北极点,有长达半年的极昼和极夜。
冬天太阳在南回归线所以冬天白天时间短。
夏天太阳在北回归线,冬天太阳在南回归线,春夏在赤道
夏天和冬天的冷热不是地球与太阳的距离决定的,因为地球的公转轨道几近圆形,主要原因是太阳照射时间的长短决定的.
地球的自传轴与围绕太阳公转轨道平面不是垂直的,有一个66.5度的夹角,这样,地球在公转轨道上的不同位置上不同纬度光照就有一个周期,夏季时,北半球光照时间长,南半球就是冬季,光照时间短,就有了夏至冬至两个点,只有在春分秋分时,南北两半球光照时间才一样长,
具体说,在夏至,北回归线就成为了赤道,{北回归线是北纬23.5度线,加上自传轴的66.5度,正好是九十度与轨道平面垂直},反之冬至时,南回归线就成了实际上的赤道线.南半球就成为夏季.
至于夏天白天长,冬季白天短,与纬度有直接关系,越靠近两极就越明显,在赤道附近并不明显,这与球面有关,在北极圈,春分开始至秋分,是永昼,没有黑夜,反之又有半年黑夜,因为夏天太阳照得时间长。
因为夏季时,太阳直射北半球,晨线向西倾斜,昏线向东倾斜,北半球的白昼范围变大,于是白天长黑夜短;冬季时,太阳直射南半球,晨线向东倾斜,昏线向东倾斜,白昼范围变短,也就白天短黑夜长了。
夏天晚上时间少白天时间长,冬天晚上时间长白天时间短