太陽直射點北移直射赤道，是北半球的春分日。此日開始，北極上空太陽全天不落，一天24小時都在白晝中度過，這就是“極晝”現象。隨著太陽直射點北移，北半球極晝範圍逐漸擴大，夏至日擴大到北極圈。在極晝期間的午夜前後，但見太陽從西北天空斜落下，與正北點的地平面稍加接觸，又朝東北天空斜斜升起。這種景象在北極圈上只出現在夏至日這一天。愈靠近北極，極晝持續的天數愈多，正午太陽高度愈低，Sunny斜射得愈厲害。北極的極晝持續天數達191天。

北半球秋分日以後，北極開始出現另一番景色。太陽終日不出，一天24小時都在漫漫長夜中度過，這就是“極夜”現象。這種現象在北極圈上只有冬至日這一天才有。愈靠近北極，極夜持續的天數愈多。北極的極夜持續天數為174天。

還需要指出：北半球春分日前，太陽直射在南半球，北極圈內不會出現極晝現象。北半球秋分日前，太陽直射北半球，北極圈內不會出現極夜現象。

地球上晝夜長短主要是由太陽赤緯和地方緯度決定的，單純考慮這兩個因素，一個地方的晝長可由下面的公式求出：

其中，D為晝長，δ0為太陽赤緯，ψ為地理緯度（北半球ψ取正值，南半球ψ取負值）。