晝夜現象是指由于太陽光線的照耀，地球面向太陽一面被照亮處于白晝狀態，而另一部分由于自身的阻擋未被太陽光線照亮處于黑夜狀態。因此，晝夜現象的形成與地球為不透明、不發光的球體及日地距離(太陽光線能夠到達地面)有關，而與地球是否自轉無關，也就是說假設地球不自轉，也會存在晝夜現象。

地球上的晝夜更替是指地球上某地從晝到夜再到晝的地理現象，它的形成首先要求地球上存在晝夜現象，而周期的長短與地球的自轉角速度是有關的。

其計算法則可以從晨昏圈入手，晨昏圈是太陽光線與地球表面相切的切點連接而成，晨昏圈上太陽高度為0度，把地球平分為晝半球和夜半球。在某天或很短時間里，我們可認為晨昏圈相對于太陽的空間位置是固定不變的(這是由于地球的公轉周期較長，在較短時間內日、地的相對空間位置變化很小，那么太陽光線與地球表面的切點的空間位置變化很小)。由于地球不斷自轉，因此晨昏圈相對于地面向西移動，向西移動的角速度就等于地球的自轉角速度。因此，我們理解晝夜更替周期就可以這樣認為，地球上各地隨著地球的自轉，從位于晨線上(見到日出)到位于昏線上(見到日落)再回到晨線上(再次見到日出)，這樣的一段時間長短就為該地的晝夜更替周期長短。晝夜更替就可以看作是地面上各地相對于晨昏圈的運動，其周期大小T=360°/地球的自轉角速度。現在，地球上各地(除南、北兩極點)角速度均為15°/小時，因此晝夜更替周期為24小時，稱為一個太陽日。如果地球只是公轉而不自轉，則地球上的晝夜更替周期為一年。

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