Există locuri pe Pământ în care durata orelor de zi este aceeași pe tot parcursul anului - acestea sunt zone situate pe ecuator. În toate celelalte regiuni ale planetei, lungimea zilei variază de la un maxim în ziua solstițiului de vară (22 iunie) la un minim în ziua solstițiului de iarnă (22 decembrie). Cu cât terenul se află mai aproape de ecuator, cu atât sunt mai slabe aceste fluctuații și invers.
Axa Pământului este înclinată către ecliptică, adică spre planul în care este situat sistemul Soare-Pământ, la un unghi de aproximativ 66,6 grade. Dacă nu ar fi această înclinare, durata orelor de zi în orice punct de pe Pământ ar fi aceeași pe tot parcursul anului, fiind determinată doar de latitudinea geografică a zonei. Dar tocmai datorită acestei înclinări a axei, emisfera nordică a planetei, în perioada cuprinsă între echinocțiul de primăvară și toamnă (de la 21 martie până la 22 septembrie), se confruntă cu Soarele aproape toată ziua. Emisfera sudică, respectiv, se îndreaptă spre Soare mai puțin din zi. Prin urmare, în perioada când este vară în emisfera nordică, este iarnă în emisfera sudică. Ei bine, când Pământul, după ce a descris un semicerc în jurul Soarelui, se deplasează în punctul opus al orbitei sale, totul se schimbă. Acum, emisfera sudică se confruntă cu soarele pentru cea mai mare parte a zilei, așa că vara începe acolo și iarna în emisfera nordică. În consecință, lungimea zilei în emisfera nordică este redusă brusc. Pe teritoriul Rusiei, ca în întreaga emisferă nordică, cea mai scurtă zi de iarnă este 22 decembrie. Există zone întinse în care se produc nopți polare iarna, adică soarele nu se ridică deloc deasupra orizontului. Acest fenomen este observat în locuri situate la nord de așa-numitul cerc polar, adică la o latitudine de aproximativ 66,5 grade. Durata nopții polare este de la câteva zile la câteva luni (în zone apropiate de Polul Nord). După 22 decembrie - ziua solstițiului de iarnă - durata orelor de zi crește constant. La început această creștere este aproape imperceptibilă, deoarece durează doar câteva minute pe zi. Dar treptat, orele de lumina zilei devin semnificativ mai lungi. Și în ziua echinocțiului de primăvară (21 martie), care este considerat începutul primăverii astronomice, durata sa este comparată cu durata nopții.
