一、晝夜長短和正午太陽高度的變化
太陽直射點的移動，使地球表面接受到的太陽輻射能量，因時因地而變化。這種變化可以用晝夜長短和正午太陽高度的變化來描述。
晝夜長短反映了日照時間的長短；正午太陽高度是一日之內最大的太陽高度，反映了太陽輻射的強弱。
晝夜長短的變化（以北半球爲示例）
注：由於南北緯66°34′是極晝、極夜出現的範圍，所以南北緯66°34′稱爲南北極圈。
正午太陽高度的變化
(1)空間（緯度）變化規律：由太陽直射點向南、北兩側遞減。
(2)時間（季節）變化規律（以北半球爲示例）
二、四季更替和五帶
四季更替：全球同緯度地區（除赤道外）太陽輻射在一年中呈現有規律的變化，形成四季。
劃分依據——晝夜長短和正午太陽高度的變化，即夏季爲一年內白晝最長、太陽最高的季節;冬季爲一年內白晝最短、太陽最低的季節;春秋二季爲冬夏的過渡季節。
四季劃分（以北半球爲例）
五帶：全球不同緯度地區，太陽輻射從低緯度向高緯度呈有規律的遞減，據此劃分爲五帶。
劃分依據——太陽輻射從低緯度向高緯度遞減。
五帶的劃分
注：晝夜現象、晝夜更替與晝夜長短的區別
(1)晝夜現象與地球爲不透明球體有關，晝夜更替的主要原因是地球自轉；晝夜長短和正午太陽高度變化的主要原因是地球公轉，它們都是地球運動的結果。(2)全球各地晝夜長短的變化幅度赤道地區最小，緯度越高，變化越大，極圈內有極晝、極夜現象。
知識拓展：
晝夜長短的變化
晨昏線把所經過的緯線圈分割成晝弧和夜弧。同一緯線圈 上，若晝弧長於夜弧，則晝長夜短，反之晝短夜長；赤道上全年晝夜等長。
晝夜長短變化與太陽直射點移動的關係
(1)太陽直射點所在的半球（該半球爲夏半年），晝長夜短，緯度越高，白晝越長；另一半球（冬半年）晝短夜長，緯度越高，白晝越短。
(2)太陽直射點向南移動時，北半球晝漸短，夜漸長，南半球晝漸長，夜漸短；太陽直射點向北移動時，情況相反。
(3)直射點的緯度越高，地球上各地晝夜相差越大，出現極晝極夜的範圍越大。太陽直射北迴歸線時，北半球各地晝最長，夜最短，北極圈內出現極晝現象，而南半球則晝最短，夜最長，南極圈內出現極夜現象。太陽直射南迴歸線時則相反。
(4)赤道上全年晝夜 等長，春秋分日全球晝夜等長。
(5)太陽直射的緯線或地區白晝不一定最長。
緯度變化規律：夏半後，從低緯到高緯晝越來越長，夜越來越短，至極點周圍出現極晝現象；冬半年，從低緯到高緯晝越來越短，夜越來越長，至極點周圍出現極夜現象
季節變化規律：夏半年，晝長大於夜長，北半球在夏至日那天晝最長，夜最短；冬半年，晝長小於夜長，北半球在冬至日那天晝最短，夜最長；南半球則相反
北半球夏至日時各地的晝長=冬至日時該地的夜長，如：6.22時40°N的晝長=12.22時的夜長=14時51分；
同理，北半球冬至日時各地的晝長=夏至日時該地的夜長，如：12.22時40°的晝長=6.22時的夜長=9時09分
同一天，南北緯緯度相同的地方，晝長相加=24小時，或某地的晝長等於另一半球同緯度的夜長，如：6.22時20°N的晝長+20°S的夜長=24小時或20°N的晝長=20°S的夜長=13時13分
在某地，與夏至日（或冬至日）相差多少天，夏至日（或冬至日）前的這一天和夏至日（或冬至日）後的這一天晝夜長短大致相等、日出日落時間、正午太陽高度角也大致相等。如：在摩爾曼斯克，4月21日與夏至相差約兩個月，則夏至後的兩個月8月23日，那麼4月21日與8月23日這兩天的日出日落時間、晝夜長短、正午太陽高度都大致相等。這兩天約2點日出，22點日落，晝長20小時，夜長2小時。同理，在某地，與春分（或秋分）相差多少天，春分（或秋分）前多少天與春分（或秋分）後多少天的晝夜長短、日出日落時間、正午太陽高度大致相等。
極晝、極夜的緯度分佈規律：極晝、極夜的起始緯度=90°-太陽直射點的緯度。緯度越高，極晝、極夜的天數最多。南北極點除兩分外，要麼是極晝，要麼是極夜。如：某日，太陽直射在10°N，則從70°N開始出現極晝，從70°S開始出現極夜。
正午太陽高度爲0°的地方，出現極夜現象（春秋分除外）；午夜太陽高度爲0°的地方，出現極晝現象。如：夏至，66°34′S的正午太陽高度爲0°，則從66°34′S開始出現極夜現象；某日，80°S的午夜太陽高度爲0°，則從80°S至90°S出現極晝現象
晝長=(12-日出時間)×2=(日落時間-12)×2
晝長=日落時間-日出時間
晝長=24-夜長
晝長=晝弧÷15
太陽高度和正午太陽高度的變化規律
太陽高度的變化規律：由直射點（此時太陽高度爲90°）向四周呈同心圓狀遞減，至晨昏線上爲0度。
(1)圖中圓心O點爲直射點，左側弧CAD爲晨線，右側弧CBD爲昏線，且左側晨線的中點A點必在赤道上，地方時6時，右側昏線的中點B點也必在赤道上，地方時18時，OC或OD（視直射點O在哪個半球而定）地方時爲12時
①若此時爲兩分，則A、O、B三點的連線爲同一緯線，即赤道；C點爲北極點，D點爲南極點
②若此時非兩分，則A、O、B三點不在同一緯線上
a、若O點在北半球，則沿OC線北極點在C點以南，圖中沒有南極點，且C點所在經線與OD所在經線可組成一個經線圈
b、若O點在南半球，則沿OD線南極點在D點以北，圖中沒有北極點，且D點所在經線與OC所在經線也可組成一個經線圈
(2)沿着COD線，太陽高度與O點相差多少度，緯度就相差多少度
如，E點與O點相差30°，則兩分時，E點爲30°S
夏至時，E點爲30°-23°26′=6°34′S
冬至時，E點爲30°+23°26′=53°26′S
正午太陽高度的變化規律
緯度變化規律：同一時刻，由直射緯線向南北兩側遞減；如：北半球夏至日時，正午太陽高度由23°26′N向南北兩側遞減
季節變化規律：夏半年正午太陽高度大於冬半年，夏至(北半球)時，北迴歸線以及北迴歸線以北的地區正午太陽高度達到一年中的'最大值，南半球則達到最小值；冬半年正午太陽高度小於夏半年，冬至(北半球)時，南迴歸線以及以南的地區正午太陽高度達到一年中的最大值，北半球則達到最小值
極點的正午太陽高度=直射點的緯度，如：某日太陽直射20°N，則90°N的正午太陽高度=20°
當極點出現極晝時，在同一天，極點的太陽高度終日不變；如，6.22時，北極點的正午太陽高度爲23°26′，午夜的太陽高度也時23°26′，這一天，極點太陽高度終日不變，再如，某日太陽直射20°N，，則北極點在這一天的太陽高度始終爲20°
某緯度出現極晝時，該地午夜的太陽高度=該地的正午太陽高度-(90°-當地緯度)×2
=直射點的緯度-(90°-當地緯度)
=極點的太陽高度-(90°-當地緯度)
如，6.22時，70°N的午夜太陽高度=43°26′-(90°-70°)×2=3°26′或=23°26′-(90°-70°)=3°26′
再如，某日太陽直射10°，則85°B的午夜太陽高度=15°-(90°-85°)×2 =5°或=10°-(90°-85°)=5°
日出日落時間分佈規律
緯度變化規律：夏半年，從低緯到高緯，日出時間越來越早，日落時間越來越晚；冬半年，從低緯到高緯，日出時間越來越晚，日落時間越來越早
季節變化規律：夏半年，日出時間先逐日提早後逐日變晚，但都是6：00前日出;日落時間先逐日變晚後逐日提早，但都是18：00後日落；冬半年，日出時間先逐日變晚後逐日提早，但都是6：00後日出;日落時間先逐提早後逐日變晚，但都是18：00前日落
北半球夏至日時某地的日出時間=12-冬至日時該地的日出時間，如：6.22時20°N是5時23分30秒日出，則12.22時該地的日出時間=12-5：23′30″=6：36′30″
北半球夏至日時某地的日落時間=36-冬至日時該地的日落時間，如：6.22時60°N是21：14′30″日落，則12.22時該地的日落時間=36-21：14′30″=14：45′30″
某日某地的日出時間+日落時間=24小時
某日某地的日出時間=該日夜長的一半
日出時間=12-晝長÷2，日落時間=12+晝長÷2
赤道總是6：00日出，18：00日落
直射點的地理座標判定
直射緯線的判定：(1)晨線（或昏線）與過晨線（或昏線）和赤道的交點的那條經線交角爲多少度，則直射緯度就是多少度；
(2)與開始出現極晝（或極夜）現象的緯度互餘；
(3)與正午太陽高度或午夜太陽高度爲0°的緯度互餘；
直射經線的判定：(1)地方時爲12的經線；(2)過切點的那條經線，大部是晝；(3)與0時經線正相對的那條經線；(4)晝半球的中央經線或平分晝半球的經線；(5)俯視圖上，與太陽光線平行或重合的那條經線
季節的判定
1、從春分日到秋分日爲北半球的夏半年，從秋分日到次年春分日爲北半球的冬半年
2、只要直射點在北半球，則北半球進入夏半年；只要直射點在南半球，則北半球進入冬半年
3、地球公轉速度較快慢，則爲北半球的夏半年；地球公轉速度較快，則爲北半球的冬半年
4、在北半球晨線隨緯度的增大而西偏，或昏線隨緯度的增大而東偏，則爲北半球的夏半年；在北半球晨線隨緯度的增大而東偏，或昏線隨緯度的增大而西偏，爲北半球的冬半年
5、在北半球（或南半球）日出東北方，日落西北方，則爲北半球的夏半年；在北半球日出東南方，日落西南方，則爲北半球的冬半年。
