地球是一个不发光又不透明的球体，同一瞬间阳光只能照亮半个球，被阳光照亮的半个地球是白昼，没有被阳光照亮的半个地球是黑夜，昼半球和夜半球的分界线（圈），叫做晨昏线（圈）。
地球各地所初的昼夜状态可以用太阳高度来表达，太阳高度是太阳高度角的简称，表示太阳光线对当地地平面的倾角，在昼半球上的各地，太阳高度总是大于0度，即太阳在地平线之上；在晨昏线上的各地，太阳告诉等于2度，即太阳刚好位于地平线上；在夜半球上的各地，太阳高度总是小于0度，即太阳位于地平线之下，由于地球不停地运动，昼夜也就不断地交替，昼夜交替的周期，或太阳高度的日变化周期为24小时，叫做一太阳日。太阳日制约着人类的起居作息，因而被用来作为基本的时间单位。此外，太阳日时间不长，使整个地球表面增热和冷却不致过分剧烈，从而保证了地球上生命有机体的生存和发展。
由于地球的自转地球不同位置同一时刻的昼夜情况是不一样的，有的是正午，有的是子夜，有的正经历昼夜交替的早晨或傍晚，当某地太阳升起到一天中最高位置时，太阳只射在该地所处的经线上，这时就是当地的正午，这样确定的时间叫做地方时（localtime）。经度每相差15度，地方时相差1小时。
由于地轴是倾斜的，所以地球上不同地区的昼夜长短是不同的。在地球的南北两极地区，太阳终年斜射，昼夜长短变化最大。南北半球的高纬度地区还会出现太阳终日不落或终日不出的现象，即一天24小时都是白天或者都是黑夜，这就是极地地区的“极昼”和“极夜”现象。在南北极点，有长达半年的极昼和极夜。