De variatie in de lengte van dag en nacht op aarde wordt veroorzaakt door de kanteling van de aardas in zijn baan rond de zon. Deze kanteling bedraagt ​​ongeveer 23,4 graden, wat de hoek bepaalt waaronder zonlicht verschillende delen van de aarde raakt.

Terwijl de aarde om de zon draait, kantelen verschillende hemisferen van de planeet naar of van de zon af. Wanneer het noordelijk halfrond naar de zon toe kantelt, ontvangt het meer direct zonlicht, wat resulteert in langere dagen en kortere nachten. Dit gebeurt tijdens de zomer op het noordelijk halfrond.

Omgekeerd, wanneer het noordelijk halfrond van de zon afwijkt, ontvangt het minder direct zonlicht, wat leidt tot kortere dagen en langere nachten. Dit gebeurt tijdens de winter op het noordelijk halfrond.

Het tegenovergestelde effect vindt plaats op het zuidelijk halfrond. Wanneer het noordelijk halfrond naar de zon is gekanteld, is het zuidelijk halfrond ervan weggekanteld, waardoor de dagen en de nachten korter zijn. Dit komt overeen met de winter op het zuidelijk halfrond.

De lengte van dag en nacht varieert ook met de breedtegraad, waarbij de belangrijkste variaties optreden op hogere breedtegraden nabij de polen. Op de evenaar blijft de lengte van dag en nacht het hele jaar door relatief consistent, doordat de directe zonnestralen het gebied voortdurend verlichten.

Aan de polen is de variatie extremer. Tijdens de zomer blijft de zon langere tijd zichtbaar, wat resulteert in lange dagen die meerdere weken kunnen duren. In de winter daarentegen blijft de zon lange tijd onder de horizon, waardoor lange nachten ontstaan ​​die enkele weken of zelfs maanden kunnen duren.

Deze veranderende lengtes van dag en nacht, samen met de seizoensverschuivingen, zijn essentiële factoren die van invloed zijn op het klimaat, de weerpatronen en het dagelijks leven van organismen op aarde.