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）．
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，太阳高度等于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。
对于昼夜交替现象的发现,取决于哥白尼(Nicolaus Copernicus1473～1543)的日心说:地球饶着太阳公转,同时也在自转,这就是一个对昼夜交替现象的合理解释.提出日心说后300年,一名名叫傅科(Foucault，Jean-Bernard-Lon1819～1868)的科学家发现了摆的运动规律,给日心说提供了有力的证据.
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