Vì sao ở Nam cực và Bắc cực nửa năm là ban ngày, nửa năm là ban đêm?

Trái đất mà ta sống khi quay quanh Mặt Trời nghiêng với quỹ đạo một góc. Góc nghiêng giữa trục Trái Đất với quỹ đạo quay quanh Mặt Trời là 66,50.

Ngày xuân phân hàng năm, Mặt Trời chiếu thẳng vào đường xích đạo của Trái Đất. Sau đó Trái Đất di chuyển dần đến mùa hè, Mặt Trời lại chiếu thẳng góc lên Bắc bán cầu. Về sau, đến ngày thu phân Mặt Trời lại chiếu thẳng góc xuống đường xích đạo. Sang mùa đông Mặt Trời lại chiếu lên Nam bán cầu. Trong thời gian mùa hè, khu vực Bắc Cực suốt ngày được Mặt Trời chiếu sáng, cho dù Trái Đất tự quay như thế nào Bắc Cực cũng không đi vào vùng tối. Suốt mấy tháng liền Bắc Cực đều thấy Mặt Trời trên không. Mãi đến sau ngày thu phân, ánh nắng Mặt Trời trên mới chiếu sang Nam bán cầu, Bắc Cực đi vào phần tối của Trái Đất, dần dần đêm dài lên. Suốt cả mùa đông Mặt Trời không chiếu đến Bắc Cực. Nửa năm về sau, đợi đến ngày xuân phân Mặt Trời mới bắt đầu lộ trở lại. Cho nên ở Bắc bán cầu nửa năm là ban ngày (từ xuân phân đến thu phân) còn nửa năm khác là ban đêm (từ thu phân đến xuân phân).

Tương tự, Nam Cực cũng nửa năm là ban ngày, nửa năm là ban đêm, chẳng qua thời gian ngược hoàn toàn với Bắc Cực. Khi Bắc Cực là ban ngày thì Nam Cực là ban đêm, Bắc Cực là ban đêm thì Nam Cực là ban ngày.

Trên thực tế vì ảnh hưởng chiết xạ của không khí Mặt Trời khi còn ở phía dưới đường chân trời nửa độ thì ánh sáng Mặt Trời đã chiếu lên mặt đất. Do đó ở Bắc Cực trước xuân phân 2 hoặc 3 ngày, ánh sáng Mặt Trời đã chiếu lên mặt đất. Còn sau ngày thu phân cũng quá 2 - 3 ngày Mặt Trời mới hoàn toàn mất hẳn. Cho nên ban ngày ở Bắc Cực dài hơn nửa năm một ít. Tương tự ban ngày ở Nam Cực cũng dài hơn nửa năm một ít. Nhưng vì quỹ đạo của Trái Đất quay quanh Mặt Trời không phải là đường tròn, nên ban ngày ở Bắc Cực dài hơn một ít so với Nam Cực.

Chính vì thế mà trước hai ngày: xuân phân và thu phân mấy hôm, ở Nam Cực và Bắc Cực đồng thời đều có thể nhìn thấy Mặt Trời, tức là cùng ban ngày. Ngược lại những thời gian khác trong 1 năm thì ở Nam Cực và Bắc Cực ban đêm sẽ không đồng thời xuất hiện.