极昼与极夜：为什么太阳整天不落，或整天不升

极昼与极夜为什么会出现

地轴相对于轨道法线倾斜约23.4°。六月至点前后，北极朝向太阳，高北纬某些地点在地球自转一周时始终处于受照一侧，太阳便整天不落；十二月至点前后情况相反，某些地点整天转不到能见太阳的一侧。

从当地天空看，极昼时太阳成为相对于地平线的“拱极”天体，沿日周圆运动却不降到地平线下。在北极地区，接近太阳下中天时，它位于北方低空；这个“太阳午夜”与钟表午夜未必相同。越靠近极点，全年能够发生极昼或极夜的日期范围通常越大。

在理想北极圈上，六月至点附近的太阳在下中天擦过北方地平线，上中天高度接近47°；再往北，轨迹相对于地平线更加平缓。到北极点，太阳一天中的高度几乎不因自转改变，而主要随季节缓慢变化，接近其当时赤纬。

南北极圈的纬度约为±66.56°，等于90°减去黄赤交角。黄赤交角在长期缓慢变化，极圈也不是永远固定不动的地面界线；具体边界需要说明采用的年代与定义。

大气折射为什么改变边界

只看太阳中心的理想几何位置，极圈是出现至日整天不落的边界。但实际日出日落采用太阳上边缘，且近地平大气折射会把太阳抬高。标准合计约50角分，即太阳中心在−0.833°左右时，上边缘仍可能可见。

这使极昼与极夜的可见边界并不对称。北半球在标准条件、北方地平线无遮挡时，午夜太阳可出现在约65.7°N附近，比几何北极圈略偏南；若要求“整天完全看不到太阳任何边缘”，则冬季极夜的边界约在67.4°N附近，比几何极圈更偏北。这些是近似条件，不是对所有天气和山地视线的保证。

高处的海平线俯角也会延长可见太阳的时间，而山峰可能遮挡它。因此，高纬旅行时不仅要看地图纬度，还应确认实际观察点的地平线。

极昼与极夜各持续多久

总体上越靠近极点，持续时间越长。下列是帮助理解尺度的近似参考，年份、定义和地形会改变具体日期：

• 几何北极圈附近： 太阳中心模型的临界情形在至日前后；加入太阳半径和标准折射后，可见午夜太阳的日期范围可扩大到约一个月。
• 挪威特罗姆瑟，约69.6°N： 午夜太阳大致从五月中旬延续到七月下旬，极夜大致从十一月下旬到一月中旬。周边山地会改变实际见到太阳的日期。
• 北极点： 太阳约有半年在地平线上方，从三月前后延续到九月前后。太阳半径、折射以及北半球天文夏季较长，使可见太阳期通常略长于无太阳期。

这些地点说明的是极地太阳几何关系，不应把它们当作其他城市的旅行日期表。使用具体年份和地点查询，才能得到适合目的地的出没情况。

极夜为什么仍可能有亮光

没有日出，不等于太阳始终低于−18°。在北挪威等地，太阳虽然中午仍在地平线下，却可能只低几度，因此接近中午会出现较亮的曙暮光，南方天空可呈蓝、粉红或橙色。

若按正午太阳中心能够达到的最高高度细分，冬至附近有下列几何量级：

• 民用极夜： 连正午也低于−6°，北半球边界约72.6°N。
• 航海极夜： 连正午也低于−12°，边界约78.6°N。
• 天文极夜： 连正午也低于−18°，边界约84.6°N，位于非常靠近极点的区域。

这些阶段描述太阳散射光的条件，月亮、雪地反射和人工灯光仍能改变实际明亮程度。南半球季节相反，十二月附近为极昼季，六月附近为极夜季。

高纬观测前应考虑什么

从上海或黄山的普通昼夜节奏前往北欧、北极地区，首先要重新查看当地太阳轨迹，不能沿用家乡日落后的活动习惯。看午夜太阳需要北半球相应季节、足够高纬度以及无遮挡的北侧地平线；只到某个国家，并不自动满足条件。

极夜季有利于获得较长的暗时段，但极光还取决于太阳活动、地磁条件和天气，不能像太阳出没一样仅靠历算确定。Apphemeride 的太阳位置与黑暗时段也不构成极光或云量预报。

摄影时，太阳缓慢经过近地平区域，可能让暖光或蓝调持续很久；也可能因为整天没有达到某个太阳高度，而不存在完整的常规时间窗。以实际高度曲线为准，并结合交通、开放时间和现场安全安排。