由于地球是個巨大的球體，其本身的密度又很大，不透明，所以受到太陽光的照射時，只能有半個地球被照亮稱晝半球，而另外半球末被照亮稱夜半球。
假定晝半球和夜半球在同一經(jīng)線圈（共劃分360個緯度）上，且都只跨180°緯度（實際上，由于太陽有16′的視半徑，再加上地平光線有34′的折光差，使得晝半球任何時候都大于夜半球，但因差別不大，我們可以粗略地認為兩個半球各跨180個緯度），那么，離開太陽直射點90個緯度的兩條緯線（與晨昏線相切）上太陽高度都是0°，其中太陽直射點所在經(jīng)線上是正午時的太陽高度（即由此緯度到極點的各緯線圈全處在夜半球──正午太陽高度均小于等于0°，出現(xiàn)極夜），而與直射點所在經(jīng)線正相對的另一條經(jīng)線上則為子夜時的太陽高度（即由此緯度到極點的各緯線圈全處于晝半球──子夜時太陽高度都等于大于0°，出現(xiàn)極晝）。
據(jù)以上道理不難明白：太陽直射點在哪個緯度，離開極點相當這個緯度數(shù)的緯線圈到極點就是此時出現(xiàn)極晝極夜現(xiàn)象的范圍。其中直射點所在半球，這個范圍內(nèi)為極晝；另外半球這個范圍內(nèi)則為極夜。所以，已知太陽直射點位置求極晝極夜范圍的方法是：直接用90°減去直射點緯度數(shù)得到出現(xiàn)范圍，再據(jù)與直射點位置關(guān)系確定哪里極晝哪里極夜。例如：太陽直射5°N時，85°N以北為極晝，85°S以南為極夜；若直射點在20°S，則70°S以南為極晝，70°N以北為極夜。
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