首先要知道产生极昼、极夜的原因，是由于地球公转的轨道面（黄道面）与地球自转的平面（赤道面）之间有一定夹角，即地轴的倾角（a = 23°27‘），因此当太阳光以平行光的方式照射到地球上时，在不同的季节，地球在公转轨道上所处的位置不同，使得有些纬度受到遮蔽而产生极夜，而有些纬度上始终会有光照，产生极昼。（见参考资料中的图片）。
此外，还要知道不同日期里面太阳直射的纬度，即所谓的赤纬 δ，当太阳直射北半球时（北半球的夏半年） δ > 0，反之当太阳直射南半球时（北半球的冬半年） δ < 0。赤纬每天都不一样，比如夏至的时候就是直射北回归线，δ = 23°27‘；冬至直射南回归线，δ = - 23°27‘；春、秋分直射赤道，δ = 0。其它日期的赤纬可以查表得到。
因此要计算极昼和极夜的最低纬度φ，通过简单的几何关系，就能算出每天的最低纬度
φ = 90° - | δ |
其中南北半球是对称的，一个是极昼，另一个半球是极夜。
参考资料：http://a0.att.hudong.com/65/62/01300000332400125133622347050.jpg
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