昼夜现象是指由于太阳光线的照耀，地球面向太阳一面被照亮处于白昼状态，而另一部分由于自身的阻挡未被太阳光线照亮处于黑夜状态。因此，昼夜现象的形成与地球为不透明、不发光的球体及日地距离(太阳光线能够到达地面)有关，而与地球是否自转无关，也就是说假设地球不自转，也会存在昼夜现象。

地球上的昼夜更替是指地球上某地从昼到夜再到昼的地理现象，它的形成首先要求地球上存在昼夜现象，而周期的长短与地球的自转角速度是有关的。

其计算法则可以从晨昏圈入手，晨昏圈是太阳光线与地球表面相切的切点连接而成，晨昏圈上太阳高度为0度，把地球平分为昼半球和夜半球。在某天或很短时间里，我们可认为晨昏圈相对于太阳的空间位置是固定不变的(这是由于地球的公转周期较长，在较短时间内日、地的相对空间位置变化很小，那么太阳光线与地球表面的切点的空间位置变化很小)。由于地球不断自转，因此晨昏圈相对于地面向西移动，向西移动的角速度就等于地球的自转角速度。因此，我们理解昼夜更替周期就可以这样认为，地球上各地随着地球的自转，从位于晨线上(见到日出)到位于昏线上(见到日落)再回到晨线上(再次见到日出)，这样的一段时间长短就为该地的昼夜更替周期长短。昼夜更替就可以看作是地面上各地相对于晨昏圈的运动，其周期大小T=360°/地球的自转角速度。现在，地球上各地(除南、北两极点)角速度均为15°/小时，因此昼夜更替周期为24小时，称为一个太阳日。如果地球只是公转而不自转，则地球上的昼夜更替周期为一年。