مکانهایی بر روی زمین وجود دارد که طول ساعات روز در تمام طول سال یکسان است - اینها مناطقی هستند که روی خط استوا قرار دارند. در تمام مناطق دیگر کره زمین ، طول روز از حداکثر روز انقلاب تابستانی (22 ژوئن) تا حداقل روز انقلاب زمستانی (22 دسامبر) متغیر است. هرچه زمین به خط استوا نزدیکتر باشد ، این نوسانات ضعیف تر و بالعکس است.
محور زمین به دایره البروج یعنی به صفحه ای که سیستم خورشید - زمین در آن واقع شده است ، با زاویه تقریبی 66.6 درجه متمایل است. اگر این شیب نبود ، مدت زمان ساعات روز در هر نقطه از کره زمین در تمام طول سال یکسان خواهد بود و فقط توسط عرض جغرافیایی منطقه تعیین می شود. اما دقیقاً به دلیل همین شیب محوری است که نیمکره شمالی کره زمین در فاصله بین اعتدال بهار و پاییز (از 21 مارس تا 22 سپتامبر) بیشتر روز رو به خورشید است. نیمکره جنوبی به ترتیب کمتر از روز رو به خورشید است. بنابراین ، در دوره ای که در نیمکره شمالی تابستان است ، در نیمکره جنوبی زمستان است. خوب ، وقتی زمین ، پس از توصیف یک نیم دایره به دور خورشید ، به نقطه مقابل مدار خود حرکت می کند ، همه چیز تغییر می کند. اکنون نیمکره جنوبی بیشتر روز رو به خورشید است ، بنابراین تابستان در آنجا آغاز می شود و زمستان در نیمکره شمالی. بر این اساس ، طول روز در نیمکره شمالی به شدت کاهش می یابد. در سرزمین روسیه ، مانند کل نیمکره شمالی ، کوتاهترین روز زمستان 22 دسامبر است. مناطق وسیعی وجود دارد که شبهای قطبی در زمستان اتفاق می افتد ، یعنی خورشید اصلا از افق طلوع نمی کند. این پدیده در مکانهای واقع در شمال به اصطلاح دایره قطب شمال ، یعنی عرض تقریبی 5/66 درجه مشاهده می شود. طول شب قطبی از چند روز تا چند ماه است (در مناطق نزدیک به قطب شمال). پس از 22 دسامبر - روز انقلاب زمستانی - مدت زمان نور روز به طور پیوسته در حال افزایش است. در ابتدا این افزایش تقریباً نامحسوس است ، زیرا فقط چند دقیقه در روز است. اما به تدریج ساعات روشنایی روز به طور قابل توجهی طولانی می شود. و در روز اعتدال بهاری (21 مارس) که آغاز بهار نجومی محسوب می شود ، مدت زمان آن با مدت شب مقایسه می شود.
