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由于地球既不发光、也不透明，因此太阳只能照射地球的一面。太阳照射的那一面即为白天，另一面为黑夜。由于地球自西向东自转，因此白天、黑夜不断地交替。太阳直射点照射哪个半球，那个半球的白天会更长，因此是太阳直射点的移动，导致了昼夜长短的变化。
昼夜长短的变化规律
北半球昼夜长短变化规律：
从春分到夏至：昼逐渐变长夜逐渐变短，此阶段昼长夜短，夏至这天昼最长夜最短。
从夏至到秋分：夜逐渐变长昼逐渐变短，此阶段昼长夜短，秋分这天昼夜等长。
从秋分到冬至：夜逐渐变长昼逐渐变短，此阶段昼短夜长，冬至这天昼最长夜最短。
从冬至到春分：昼逐渐变长夜逐渐变短，此阶段昼短夜长，春分这天昼夜等长。
南半球昼夜长短变化规律：
春分指向夏至：春分昼夜长短相等，昼长持续缩短，至夏至昼最短夜最长。春分南极极开始出现极夜，至夏至极夜范围扩大至整个南极圈。
夏至指向秋分：昼长持续增加，至秋分昼夜长短相等。夏至南极极昼范围开始缩小，至秋分完全消失。
秋分指向冬至：昼长持续增加，至冬至昼最长夜最短。秋分南极开始出现极昼，至冬至极昼范围扩大至整个南极圈。
冬至指向春分：昼长持续减小，至春分昼夜长短相等。冬至南极极昼范围开始缩小，至秋分完全消失。
昼夜长短的变化原因
昼夜的长短，视晨昏圈分割纬线的情况而定。一般情形下，纬线被晨昏圈分割成两部分：位于昼半球的部分叫昼弧；位于夜半球的部分叫夜弧。昼弧和夜弧的弧长，决定该地的昼长和夜长：弧长15°，折合时间1小时各地的昼夜长短，因晨昏圈随太阳直射点的移动而发生变化。
地球自转一周，白天与黑夜循环一次，形成一个昼夜，由于黄赤交角的存在，除了在赤道上的秋分、春分日外，各地的昼弧与夜弧都不等长，当夜弧大于昼弧时，则夜长昼短。反之亦然，随着地球的公转运动，晨昏圈一斜一正地变化，同纬度地区的昼弧和夜弧也跟着彼此消长，因此导致昼夜长短不断变化。
地球绕地轴的旋转运动，叫做地球的自转。地轴的空间位置基本上是稳定的。它的北端始终指向北极星附近，地球自转的方向是自西向东;从北极上空看，呈逆时针方向旋转。地球绕太阳的运动，叫做公转。从北极上空看是逆时针绕日公转。地球公转的路线叫做公转轨道。它是近正圆的椭圆轨道。太阳位于椭圆的两焦点之一。