由于地球是个巨大的球体，其本身的密度又很大，不透明，所以受到太阳光的照射时，只能有半个地球被照亮称昼半球，而另外半球未被照亮称夜半球。
假定昼半球和夜半球在同一经线圈（共划分360个纬度）上，且都只跨180°纬度（实际上，由于太阳有16′的视半径，再加上地平光线有34′的折光差，使得昼半球任何时候都大于夜半球，但因差别不大，我们可以粗略地认为两个半球各跨180个纬度），那么，离开太阳直射点90个纬度的两条纬线（与晨昏线相切）上太阳高度都是0°，其中太阳直射点所在经线上是正午时的太阳高度（即由此纬度到极点的各纬线圈全处在夜半球——正午太阳高度均小于等于0°，出现极夜），而与直射点所在经线正相对的另一条经线上则为子夜时的太阳高度（即由此纬度到极点的各纬线圈全处于昼半球——子夜时太阳高度都等于大于0°，出现极昼）。
