極晝和極夜是隻有在南、北極圈內才能看到的一種奇特的自然現象。當出現極晝時，在一天 24小時內，太陽總是掛在天空；而當出現極夜時，則在一天24小時內見不到太陽的蹤跡，四周一片漆黑。產生這種現象的原因是：地球環繞太陽旋轉（公轉）的軌道是一個橢圓，太陽位於這個橢圓的焦點上。由於地球總是側著身子環繞太陽旋轉，即地球自轉軸與公轉平面之間有一個66°33′的夾角，而且這個夾角在地球執行過程中是不變的。這樣就造成了地球上 的Sunny直射點並不是固定不動，而是南北移動的。在一年中的春分和秋分，太Sunny直射在赤道上，這時地球上各地晝夜長短都相等。春分以後，Sunny直射點逐漸向北移動，這時，極晝 和極夜分別在北極和南極同時出現。直到夏至日時，太Sunny直射在北迴歸線上，整個北極圈內都能看到極晝現象；而整個南極圈內都能看到極夜現象。到冬至日時，太Sunny直射在南迴歸線上，這時整個南極圈內都能看到極晝現象，而整個北極圈內都能看到極夜現象 。

中國古代人民，早在周朝和春秋時，就會用土圭觀測日影，而定夏至，冬至，春分，秋分。

把一年中土圭影最長的一天，也就是太陽在它的路線上，移到最南方的一天，叫冬至。這時北極是極夜。

把土圭影子最短的一天，也就是太陽在它的路線上，移到最北的一天叫夏至。這時北極是極晝。把由冬至到夏至土圭影子不長不短的一天(均是土圭影子最長一天和最短一天的平均值)，也就是太陽由南向北移到直射赤道上的一天，叫做春分。(秋分則是太陽由北向南移到直射赤道的一天)。所以秋分、春分這天北極太陽不升不落。