Zgodnie z ustaleniami polskiego astronoma Mikołaja Kopernika, to Ziemia obraca się wokół Słońca, a dodatkowo jeszcze wokół własnej osi. Stąd wyróżnia się ruch obiegowy i obrotowy Ziemi. Oś naszej planety jest nachylona względem ekliptyki, czyli pozornego okręgu, po którym porusza się Słońce w ciągu roku względem obserwatora z Ziemi, pod kątem 66°34′. Do skutków tych zjawisk należą m.in.: zmieniająca się długość dnia i nocy, a szczególnym wariantem tego następstwa są dni i noce polarne, występujące na obu biegunach, powyżej szerokości geograficznej 67°23′ (zatem stwierdzenie, że noce i dni polarne występują kole podbiegunowym jest błędne, ponieważ jest to równoleżnik o szerokości 66°33’39″N i S).
Noc polarną definiuje się jako noc, czyli czas, w którym Słońce znajduje się poniżej linii horyzontu, trwa powyżej 24 godzin. Z kolei dzień polarny jest jej przeciwieństwem, a więc czasem, gdy Słońce znajduje się powyżej linii horyzontu przez ponad dobę. Długość okresów nocy i dni polarnych zależy od dokładnego położenia geograficznego, jednak średnio trwają ok. miesiąc. W obszarze bliskim biegunom noc polarna może trwać prawie trzy miesiące!
Zjawiska nocy i dni polarnych nie pozostają bez wpływu na zdrowie i samopoczucie ludzi mieszkających na terenach okołobiegunowych. Długi okres pozbawiony światła słonecznego, poza utrudnieniami natury logistycznej oraz zaburzeniami rytmu dobowego, może doprowadzić do stanów lękowych i depresyjnych (udowodniono, że szwedzkiej młodzieży grozi najwyższe ryzyko depresji spośród państw europejskich). Dzień polarny również negatywnie wpływa na rytm dobowy, a dodatkowo hamuje wydzielanie melatoniny (jej produkcja jest zatrzymywana przez światło), czyli hormonu odpowiedzialnego za regulację zegara biologicznego.
W wyniku występowania nocy polarnych oraz dni polarnych, podczas których Słońce wędruje nisko po widnokręgu, nasłonecznienie, czyli moc promieniowania słonecznego na danej powierzchni, na tych obszarach jest niewielkie. Przykładowo, 20. lutego br. wartość tego parametru dla miejscowości Tromsø w północnej Norwegii wyniosła 223 Wh/m2, podczas gdy tego samego dnia w Warszawie wyniosła ona prawie trzykrotnie więcej. Pomiary nasłonecznienia wykonuje się pyranometrami, które mierzą natężenie światła słonecznego. Jednym z modeli tych mierników firmy LAB-EL jest LB-900. Wykonuje on precyzyjne pomiary natężenia światła w zakresie od 0 do 2000 W/ m2 z dokładnością do 0,1 W/m2. W celu ochrony przed trudnymi warunkami urządzenie jest zalewane masą silikonową, dzięki której staje się odporne na wilgotność i ekstremalne temperatury.