Ξέρουμε ότι η διάρκεια της μέρας και της νύχτας αλλάζει ανάλογα με την εποχή του έτους και το γεωγραφικό πλάτος του τόπου στον οποίο βρισκόμαστε.
Η πιο θεαματική αλλαγή όμως παρατηρείται στις πολικές περιοχές, από 66ομέχρι 90ο βόρεια, και 66ο μέχρι 90ο νότια, δηλαδή στη Βόρεια Πολική Ζώνη (Αρκτική) και στη Νότια Πολική Ζώνη (Ανταρκτική) αντίστοιχα. Δεδομένου ότι στη Νότια Πολική Ζώνη δεν υπάρχουν μόνιμοι οικισμοί ή τουριστικά καταλύματα, οι άνθρωποι που βιώνουν αυτό το φαινόμενο περιορίζονται στο βορρά — πιο συγκεκριμένα, στους κατοίκους της Αλάσκας, του Βορείου Καναδά, της Γροιλανδίας, της Ισλανδίας και των βορείων επαρχιών της Ρωσίας, της Φινλανδίας, της Σουηδίας και της Νορβηγίας.
Στις πολικές ζώνες της Γης υπάρχει μια μέγιστη μέρα κάθε έτος με διάρκεια μεγαλύτερη από 24 ώρες . Η ημέρα που διαρκεί από 24 ώρες και πάνω λέγεται «πολική ημέρα». Η διάρκειά της εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος από το οποίο την παρατηρούμε. Όσο πιο κοντά είναι ο παρατηρητής στο Βόρειο Πόλο τόσο περισσότερο διαρκεί. Για παράδειγμα, ο ήλιος φωτίζει διαρκώς επί 6 μήνες στους πόλους, ενώ στο βόρειο άκρο της Φινλανδίας περιορίζεται σε «μόνο» 73 εικοσιτετράωρα και στον πολικό κύκλο (Ροβανιέμι) σε 1 εικοσιτετράωρο.
Κατά τη διάρκεια της πολικής μέρας ο Ήλιος διαγράφει στον ουρανό συνεχώς κύκλους παράλληλους προς τον Ισημερινό. Κάθε κύκλος ολοκληρώνεται σε 24 ώρες και ο Ήλιος βρίσκεται ολόκληρος πάνω από τον ορίζοντα, δηλαδή τα μεσάνυχτα ο Ήλιος είναι πάνω από το βορρά του ορίζοντα και δε χάνεται. Το φαινόμενο κατά το οποίο τα μεσάνυχτα βλέπουμε ήλιο ονομάζεται «Ήλιος του Μεσονυχτίου» και οφείλεται στην κλίση του κάθετου άξονα της Γης κατά 23°26΄ σε σχέση με το επίπεδο περιστροφής της γύρω από τον Ήλιο.
Όσα 24ωρα διαρκεί η πολική μέρα, τόσες φορές βλέπουμε Ήλιο του Μεσονυκτίου σε ένα έτος.
Στο βόρειο πόλο η πολική μέρα ξεκινά στις 21Μαρτίου και τελειώνει στις 23 Σεπτεμβρίου, δηλαδή διαρκεί 6 μήνες. Το μέσο της πολικής μέρας είναι το μεσημέρι της 22ας Ιουνίου.
Μετά τις 23 Σεπτεμβρίου ο Ήλιος κατεβαίνει κάτω από τον ορίζοντα του Βόρειου Πόλου. Έτσι αρχίζει η «πολική νύχτα» που διαρκεί μέχρι τις 21 Μαρτίου.
Η πολική νύχτα παρατηρείται στις ίδιες περιοχές το χειμώνα και διαρκεί όσο και η πολική μέρα του ίδιου τόπου π.χ. εάν σε ένα μέρος έχουμε Ήλιο επί 40 ημέρες το καλοκαίρι, θα έχουμε και Νύχτα επί 40 ημέρες το χειμώνα.
Κατά τη διάρκειά της, ο ήλιος βρίσκεται κάτω από τον ορίζοντα και το φως είναι ελαφρύ ή ανύπαρκτο. Στο βόρειο πόλο η πολική νύχτα αρχίζει την φθινοπωρινή ισημερία, 23 Σεπτεμβρίου και τελειώνει την εαρινή ισημερία στις 21 Μαρτίου. Το μέσο της πολικής νύχτας είναι τα μεσάνυχτα της 22ας Δεκεμβρίου.
Οι «Λευκές Νύχτες» οφείλονται στο ίδιο φαινόμενο (στην κλίση του κάθετου άξονα της Γης κατά 23°26΄ σε σχέση με το επίπεδο περιστροφής της γύρω από τον Ήλιο) αλλά και στην ύπαρξη της ατμόσφαιρας (διάχυση φωτός) και είναι ορατές σε γεωγραφικά πλάτη μεταξύ 60° και 66°, δηλαδή στα εξωτερικά όρια των αρκτικών κύκλων, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Ο ήλιος δύει μεν, αλλά βρίσκεται ελάχιστα κάτω από τον ορίζοντα – αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ύπαρξη φωτός στον ουρανό, ώστε δραστηριότητες σαν το διάβασμα να είναι εφικτές χωρίς επιπλέον φωτισμό.
Οι γνωστότερες λευκές νύχτες είναι αυτές της Αγίας Πετρούπολης, όπου είναι ορατές για έναν ολόκληρο μήνα, από τις 11 Ιουνίου έως τις 11 Ιουλίου. Κατά το τελευταίο δεκαήμερο του Ιουνίου στην πόλη λαμβάνει χώρα πληθώρα βραδινών πολιτιστικών εκδηλώσεων.
