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这是因为地球在绕太阳公转的过程中是倾斜的。如果地球在整个轨道运行过程中保持直立，那么一年中每一天的昼夜长短将完全相同。地球自转的时候倾斜23.5°绕太阳公转，这意味着在其轨道的某一点上，北极和我们称为北极圈的区域与太阳所成角度太大，以至于它们完全接收不到太阳光。
在北半球，这发生在12月20日至12月23日之间，也被称为冬至。
与此同时，在南半球，南极整日24小时都有太阳光照射，处于极昼。
随着地球绕太阳公转，其自身的倾斜会改变接收阳光的区域，直到情况完全相反。夏至时（6月20日至6月22日之间），北极24小时都是白天，而南极则完全是黑夜。世界上两极之间的其他地方接收到不同数量的阳光，白天变长或缩短。