Các chí tuyến đánh dấu ranh giới địa lý mà Mặt Trời có thể ở trên đỉnh đầu. Còn hai đường nữa trên bề mặt Trái Đất đánh dấu những điểm cực hạn nơi Mặt Trời không lặn – hoặc không mọc. Đó là Vòng cực Bắc và Vòng cực Nam.

Giống như tất cả các điểm ở phía bắc xích đạo, Mặt Trời xuống tới độ cao thấp nhất buổi trưa vào đông chí. Nhưng tại vùng nội chí tuyến, Mặt Trời ở đây vẫn tương đối cao ngay cả vào đông chí (đó là lý do khu vực này không lạnh vào mùa đông). Bạn càng đi xa về phía bắc, Mặt Trời lúc trưa càng xuống thấp.

Khi ta di chuyển dọc theo bề mặt Trái Đất về phía bắc, độ cao tối đa của Mặt Trời vào giữa trưa ngày đông chí sẽ giảm dần. Ta cứ tiến lên phía bắc thêm một độ, thì độ cao tối đa của Mặt Trời lại giảm một độ. Tại một số vĩ độ, độ cao của Mặt Trời sẽ bằng không; vào đông chí Mặt Trời vừa mới mọc lên đã lặn ngay xuống. Vĩ tuyến này – tên là Vòng cực Bắc – cách Cực Bắc 23,5° về phía nam tức vĩ độ 66,5°. Nếu bạn đi lên phía bắc Vòng cực Bắc, Mặt Trời sẽ không mọc tại tất cả mọi nơi trong đông chí. Càng tiến xa khỏi Vòng cực Bắc theo hướng bắc, số ngày Mặt Trời không mọc trong năm càng tăng. Tại đúng điểm cực, Mặt Trời không mọc trong suốt sáu tháng!

Nếu từng du lịch tới những vùng xa về phương bắc – như Alaska, Scotland hay Na Uy – vào mùa hè, bạn đã thấy trời tối rất muộn vào ban đêm hoặc thậm chí không tối chút nào. Thật lạ khi có thể đọc báo lúc 11 giờ đêm. Tuy nhiên, nếu đã từng ở những nơi này vào giữa mùa đông, bạn cũng không khỏi ngạc nhiên khi cuối buổi sáng rồi mà trời vẫn tối và ngày cả buổi trưa cũng không quá chói chang; người ta thường phải bật đèn trong nhà cả ngày vào mùa đông.

Vòng cực Bắc là vĩ độ cuối cùng tại phía nam của Cực Bắc xuất hiện Mặt Trời nửa đêm, và chỉ trong một ngày duy nhất – hạ chí. Khi bạn tiến lên phía bắc Vòng cực Bắc, sẽ có thêm nhiều ngày Mặt Trời không lặn quanh hạ chí. Tại Cực Bắc, Mặt Trời mọc ngày 21/3 (xuân phân) và lặn ngày 21/9 (thu phân), đây là sáu tháng có Mặt Trời nửa đêm. Sau đó là sáu tháng không Mặt Trời (nhưng trời vẫn có ánh sáng – cần một khoảng thời gian dài để trời tối hẳn sau khi Mặt Trời lặn xuống ở Cực Bắc).

Một vĩ độ tương tự cách Cực Nam 23,5° về phía bắc tên là Vòng cực Nam, nơi tất cả mọi thứ giống y hệt, nhưng lệch pha sáu tháng. Khi vùng cực bắc đang liên tục nhận được ánh sáng mặt trời, thì vùng cực nam lại chìm trong bóng tối triền miên. Lúc Mặt Trời mọc lên ở Cực Bắc, thì nó lặn xuống ở Cực Nam. Nếu xét theo yếu tố mùa và thời gian ban ngày, Trái Đất đối xứng rõ rệt theo trục dọc của nó.