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地球是一个不发光且不透明的球体，并且在自转，所以在同一时间里，太阳只能照亮地球表面的一半。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。 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，黎明或傍晚。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。
