백야 현상이 일어나는 이유는 지구의 자전축이 지구의 공전 궤도면에 수직하게 서있지 않고 조금 기울어져 있기 때문입니다.
자전축이 기울어진 상태에서 태양 주위를 공전하며 지구가 자전할 경우를 상상해보죠. 만약 지구가 태양 주위를 공전을 하다가 자전축이 태양 방향으로 기울어진 위상이 되면, 자전축 부분은 태양 빛에 노출이 됩니다. 그리고 자전을 한바퀴 하더라도 여전히 태양은 자전축을 비추고 있는 상태죠. 그러면 자전축 부근에 사는 사람들은 해가 지는 광경을 보지 못할 것입니다. 하루가 지나도 해가 떠있죠. 이것이 백야 현상입니다.
발생하는 근본 이유는 두가지입니다. 하나는 지구가 편평하지 않고 공처럼 둥글다는 것과 두번째로 지구가 자전을 하되 공전궤도면에 대하여 수직으로 돌지 않고 66.5도(궤도면의 수직에 대하여 23.5도) 기울어져 자전한다는 것입니다.
만약 지구가 편평하다면 태양 빛은 지구를 평행하게 비추므로(지구와 태양 사이가 지구에 비하여 대단히 먼거리이기 때문에) 지구의 각 지방의 태양의 고도는 모두 같게 될 것이고 태양이 지는 시간도 동일 할 것입니다. 그리고 지구의 자전축이 기울어져 있기 때문에 극지방(북극에서 낮이 계속 될때 남극에서는 밤이 계속 됩니다.)에서 백야가 일어나는 것은 간단한 실험으로 알아볼 수 있습니다. 농구공(축구공이나 배구공도 괜찮습니다.)의 양 끝에 점을 찍습니다. ' 그리고 주위를 어둡게 한 후 백열등을 켭니다. 농구공을 백열등으로 부터 3~4m 떨어진 곳에 든채 빛이 농구공의 양끝점을 비추지 못하도록 한 후 농구공의 위 끝점(북극)을 백열 전구쪽으로 약간 기울이고 회전 시켜 보면 공을 회전시켜도 빛이 농구공에 표시한 점을 계속하여 비추는 것을 확인 할 수 있습니다.(백야) 그 반대의 끝점(남극)은 계속하여 빛이 비추지 못하겠지요. 만약 지구의 자전축이 지금보다 더 기울어져 있다면 백야가 발생하는 지역은 더욱 늘어날 것입니다.
