一、为什么会有白天、黑夜的交替？

由于地球既不发光、也不透明，因此太阳只能照射地球的一面。太阳照射的那一面即为白天，另一面为黑夜。由于地球自西向东自转，因此白天、黑夜不断地交替。

图1 地球昼夜的交替

二、为什么白天、黑夜的时长会有变化？

因为地球自转的平面（赤道面）与公转平面（黄道面）之间存在着一个夹角：黄赤交角，23°26′，因此太阳直射点会在北纬23°26′和南纬23°26′之间往复移动，太阳直射点照射哪个半球，那个半球的白天会更长，因此是太阳直射点的移动，导致了昼夜长短的变化。

图2 太阳直射点的移动规律

三、昼夜长短的变化规律

昼夜长短的变化，与太阳直射点的移动有关，即与季节有关：

①春分-夏至：太阳直射点从赤道向北移动，移动到北回归线，北半球所有地区的昼长≥12小时，且逐渐变长（昼长≥夜长），且越往北，昼越长，北极点附近出现极昼现象；

②夏至-秋分：太阳直射点从北回归线向南移动，移动到赤道，北半球所有地区昼长逐渐变短（但昼长≥夜长），但仍然≥12小时；

③秋分-冬至：太阳直射点从赤道向南移动，移动到南回归线，北半球所有地区昼长≤12小时，并且逐渐变短（昼长≤夜长），且越往北，昼越短，北极点附近出现极夜现象；

④冬至-春分：太阳直射点从南回归线向北移动，移动到赤道，北半球所有地区昼长逐渐变长（但昼长≤夜长），但仍然≤12h。

图3 昼夜长短的变化

四、如何根据昼长，计算日出、日落时间？

在一天当中，正午12:00时会被太阳直射，因此正午12:00便是昼长的平分线，因此日出日落时间的计算公式为：

①日出时间=12:00-昼长÷2，昼长越长，日出越早；

②日落时间=12:00+昼长÷2，昼长越长，日落越晚。

图4 日出日落时间的计算