一年中，白天最短与最长的日子，是地球公转与地轴倾斜共同作用的结果。这两个极致的时刻，分别落在冬至与夏至。
冬至，通常在公历12月21日至23日之间，是北半球一年中白天最短的日子。这一天，太阳直射南回归线南纬23.5度，北半球因自转轴倾斜而背离太阳，晨昏线与经线的夹角最大，北极圈以内出现极夜现象。对我国大部分地区而言，冬至日白昼时长普遍不足10小时，北京约9小时，广州也仅10小时左右。究其原因，地球自转轴与公转轨道面存在约66.5度的倾斜角，冬至时北半球倾斜方向远离太阳，阳光以最倾斜的角度照射，导致该半球接受光照的时间缩短，白昼自然达到全年最短。
夏至则一般在6月21日至22日到来，是北半球白天最长的一天。此时太阳直射北回归线北纬23.5度，北半球因倾斜方向朝向太阳，晨昏线偏转使白昼区域显著扩大，北极圈以内出现极昼。在我国北方，漠河的白昼可长达17小时以上，北京约15小时，即便是南方的广州，白天也有近14小时。这是因为地轴倾斜让北半球正对太阳，阳光直射角度接近垂直，光照时间达到全年最长。
冬至的短昼与夏至的长昼，本质是地轴倾斜导致太阳直射点季节性移动的结果。当地球公转时，直射点在南北回归线之间往返，北半球便有了昼短夜长与昼长夜短的交替，而冬至与夏至，正是这一变化中昼夜长短的两个极端。