Vì sao ở Bắc bán cầu mùa đông ngày ngắn đêm dài, mùa hè ngày dài đêm ngắn?
Vì sao có ban ngày ban đêm? Như ta đã biết đó là vì Trái Đất tự quay quanh trục của mình. Vì tự quay, khiến cho các vùng trên Trái Đất có nửa ngày hướng về phía Mặt Trời, nửa ngày nằm về phía bị che khuất. Lúc hướng về phía Mặt Trời đó là ban ngày, lúc Mặt Trời bị che khuất đó là ban đêm.
Kinh nghiệm cuộc sống cho ta biết: ban ngày và ban đêm dài ngắn khác nhau. Mùa hè ngày dài đêm ngắn, mùa đông ngày ngắn đêm dài. Vì sao lại như thế?
Nguyên là Trái Đất mà ta sinh sống không những tự quay mà còn quay quanh Mặt Trời. Trục Trái Đất tự quay và quỹ đạo quay quanh Mặt Trời không vuông góc với nhau mà luôn giữ một góc nghiêng 66o 33 phút. Trái Đất giống như một tên nô bộc trung thành, luôn gập lưng quay quanh Mặt Trời. Chính về thế mà gây ra sự biến đổi bốn mùa và ngày đêm dài ngắn khác nhau. Khi Trái Đất chuyển động trên quỹ đạo quanh Mặt Trời, vị trí tương đối của nó đối với Mặt Trời phát sinh biến đổi, nên vị trí ánh nắng Mặt Trời chiếu thẳng góc xuống Trái Đất cũng luôn phát sinh biến đổi.
Trong một năm Mặt Trời chiếu thẳng xuống Nam, Bắc bán cầu thay đổi trong khoảng 23o 27'. Ta gọi 23o 27' của vĩ độ Nam là chí tuyến Nam, còn 23o 27' vĩ độ Bắc là chí tuyến Bắc. Khi Mặt Trời chiếu thẳng vào điểm gần chí tuyến Nam thì Mặt Trời lại chiếu xiên trên Bắc bán cầu, khi đó ánh nắng Mặt Trời trên Bắc bán cầu rất ít, do đó Bắc bán cầu rơi vào mùa đông. Vì Bắc bán cầu thời gian được Mặt Trời chiếu ít, còn phần Trái Đất không nhận được ánh nắng Mặt Trời thời gian dài, nên tạo ra mùa đông ngày ngắn đêm dài. Ngược lại khi Mặt Trời chiếu thẳng vào gần chí tuyến Bắc thì ánh nắng Mặt Trời chiếu thẳng xuống Bắc bán cầu, nên Bắc bán cầu nhận được ánh nắng Mặt Trời nhiều, do đó Bắc bán cầu đi vào mùa hạ. Khi đó thời gian Bắc bán cầu nhận được Mặt Trời dài hơn, còn thời gian không được chiếu sáng ngắn hơn, cho nên tạo ra mùa hè ngày dài đêm ngắn. Ngày mà Mặt Trời chiếu thẳng vào chí tuyến Bắc gọi là ngày hạ chí, đó chính là hôm ở Bắc bán cầu ngày dài nhất, đêm ngắn nhất. Sau ngày hạ chí điểm chiếu thẳng của Mặt Trời từ chí tuyến Bắc chuyển dần về phía Nam, ban ngày ngắn dần và thời tiết lạnh dần. Đến ngày đông chí Mặt Trời chiếu thẳng xuống chí tuyến Nam, đó là ngày mà Bắc bán cầu ban ngày ngắn nhất, ban đêm dài nhất trong 1 năm.
Vì ánh sáng chiếu thẳng xuống mặt đất di chuyển giữa chí tuyến Bắc và chí tuyến Nam, cho nên trong một năm ánh sáng chiếu thẳng góc của Mặt Trời có hai lần đi qua đường xích đạo, lần thứ nhất vào mùa xuân gọi là ngày xuân phân, lần thứ hai vào mùa thu gọi là ngày thu phân. Cả hai ngày này đều có đặc điểm chung là tất cả các nơi trên thế giới đều có ngày và đêm dài như nhau.
Ngoài ra thời gian dài ngắn của ban ngày và ban đêm ở những vùng khác nhau cũng khác nhau. Ví dụ ngày hạ chí thời gian ban ngày ở Tiên Đầu Quảng Đông là 13 giờ 30 phút, ở Bắc Kinh là 15 giờ, ở thị trấn Hắc Hà tỉnh Hắc Long Giang dài đến 16 giờ 18 phút; ngày đông chí thời gian ban ngày ở Tiên Đầu là 10 giờ 36 phút, ở Bắc Kinh là 9 giờ 16 phút, còn ở thị trấn Hắc Hà chỉ ngắn 8 giờ. Qua đó có thể thấy mùa hè càng đi lên phía Bắc ngày càng dài; ngược lại mùa đông càng đi lên phía Bắc ngày càng ngắn.