Noc polarna jest zjawiskiem, które występuje w najbardziej północnej i południowej Ziemi, kiedy słońce nie wzrośnie. Dzieje się tak tylko w kręgach polarnych . Odwrotne zjawisko, dzień polarny lub słońce o północy, występuje, gdy słońce pozostaje nad horyzontem przez ponad 24 godziny. Przez „noc” rozumie się środek Słońca znajdujący się poniżej wolnego horyzontu. Ponieważ atmosfera załamuje promienie słoneczne, dzień polarny trwa dłużej niż noc polarna, a obszar dotknięty nocą polarną jest nieco mniejszy niż słońce o północy. Koło polarne znajduje się na szerokości geograficznej pomiędzy tymi dwoma obszarami, na szerokości około 66,5 stopnia. W najbardziej wysuniętym na północ mieście Szwecji, Kirunie , na 67°51'N noc polarna trwa około 28 dni, podczas gdy północne słońce trwa około 50 dni. Podczas gdy za kołem podbiegunowym jest światło dzienne, za kołem podbiegunowym jest ciemno i na odwrót.
Każda planeta lub księżyc z wystarczającym nachyleniem osi ma większą szansę na zobaczenie nocy polarnej (przy braku rotacji synchronicznej )
Podczas przesilenia zimowego na biegunach noc nie jest całkowicie ciemna na całym kręgu polarnym, ale tylko w miejscach mniej niż 5,5 ° od biegunów i tylko wtedy, gdy Księżyc znajduje się znacznie poniżej horyzontu. Regiony na wewnętrznej granicy kręgów polarnych doświadczają zmierzchu polarnego zamiast nocy polarnej. W rzeczywistości regiony polarne mają na ogół więcej półcienia przez cały rok niż tropiki .
W przypadku regionów wewnątrz kręgów polarnych maksymalny czas, w którym Słońce znajduje się całkowicie poniżej horyzontu, waha się od zera do kilku stopni poza kołem podbiegunowym i kołem podbiegunowym do 179 dni na biegunach . Jednak cały ten czas nie jest klasyfikowany jako noc polarna, ponieważ światło słoneczne może być widoczne z powodu załamania światła . Czas, kiedy część Słońca jest nad horyzontem jest 186 dni na biegunach. Poprzednie liczby są wartościami średnimi: eliptyczność orbity Ziemi oznacza, że biegun południowy otrzymuje średnio dodatkowy tydzień jasności ze Słońcem poniżej horyzontu niż biegun północny (patrz równonoc ).
Ponieważ istnieją różne rodzaje zmierzchu , istnieją również różne rodzaje nocy polarnej. Każdy rodzaj nocy polarnej jest definiowany w zależności od tego, kiedy jest ciemniej niż odpowiedni rodzaj zmierzchu. Poniższe opisy zakładają, że niebo jest stosunkowo czyste, więc w obecności gęstych chmur niebo będzie ciemniejsze.
Zmierzch polarny występuje na obszarach na wewnętrznej granicy kręgów polarnych, gdzie Słońce będzie na horyzoncie lub pod horyzontem przez cały dzień podczas przesilenia zimowego. W czasie słonecznej kulminacji nie ma wtedy prawdziwego światła dziennego , jest tylko zmierzch cywilny . Oznacza to, że Słońce znajduje się poniżej horyzontu, ale pozostaje powyżej 6° poniżej horyzontu. Podczas zmierzchu cywilnego, ze względu na rozpraszanie światła z górnych warstw atmosfery, nadal może być wystarczająca ilość światła dla większości aktywności na świeżym powietrzu. Oświetlenie uliczne może świecić przez cały dzień, a osoba patrząca przez okno z dobrze oświetlonego pokoju może zobaczyć ich odbicie nawet w południe, przy niższym poziomie oświetlenia zewnętrznego niż w wielu oświetlonych pomieszczeniach wewnętrznych.
Osoby z depresją sezonową zwykle szukają leczenia sztucznym światłem, ponieważ psychologiczne korzyści płynące ze światła dziennego wymagają stosunkowo wysokiego poziomu światła otoczenia (do 10 000 luksów ), które nie jest obecne w żadnym etapie zmierzchu; w ten sposób południowe zmierzchy spotykane w dowolnym miejscu na kręgach polarnych są nadal „nocą polarną”, również w tym momencie.
Okres cywilnej nocy polarnej wytwarza jedynie słaby blask światła widoczny w południe. Dzieje się tak, gdy nie ma zmierzchu cywilnego, a tylko zmierzch żeglarski występuje w szczycie energii słonecznej. Zmierzch cywilny występuje, gdy Słońce znajduje się między 0 ° a 6 ° poniżej horyzontu, a noc cywilna, gdy jest niżej (między 6 ° a 12 ° poniżej horyzontu). Dlatego cywilna noc polarna jest ograniczona do szerokości geograficznych powyżej 72°34', czyli dokładnie 6° wewnątrz koła podbiegunowego. Ten rodzaj nocy polarnej nie występuje w Europie kontynentalnej. Natomiast na Svalbardzie cywilna noc polarna istnieje i trwa od11 listopada w przybliżeniu o 30 stycznia. W mieście Dikson w Rosji cywilna noc polarna trwa około miesiąca. W przypadku gęstego zachmurzenia inne miejsca, takie jak wybrzeże Finnmarku (około 70 °) w Norwegii, będą miały ciemniejszy „dzień”. Na kanadyjskim terytorium Pond Inlet w Nunavut cywilna noc polarna trwa od 16 do26 grudnia o.
W okresie cywilnej nocy polarnej nie ma śladu światła dziennego poza prawdziwym południem. Dzieje się tak, gdy nie ma zmierzchu żeglarskiego, a tylko zmierzch astronomiczny występuje w najwyższym punkcie gwiazdy słonecznej. Zmierzch żeglarski występuje, gdy jest od sześciu do dwunastu stopni poniżej horyzontu. Podczas morskiej nocy polarnej Słońce znajduje się 12° poniżej horyzontu (dokładnie między 12° a 18°), morska noc polarna jest zatem ograniczona do szerokości geograficznych powyżej 78°34', co odpowiada dokładnie 12° w kręgu polarnym i przy 11,5° od bieguna. Trwa od19 listopada w 22 styczniaw Alert , Nunavut , najbardziej wysuniętej na północ kolonii w Kanadzie i na świecie.
Trwa od 15 listopada w 27 stycznia na północnym krańcu Grenlandii, w Oodap Qeqertaa.
Na kanadyjskim terytorium Eureka, Nunavut w Kanadzie morska noc polarna trwa od początku grudnia do początku stycznia.
Na Svalbardzie w Ny-Alesund morska noc polarna trwa od połowy do końca grudnia.
Na Ziemi Franciszka Józefa w Rosji noc polarna trwa od 27 listopada w 15 stycznia.
Astronomiczna noc polarna to okres ciągłej nocy bez zmierzchu astronomicznego . Astronomiczny zmierzch występuje, gdy Słońce znajduje się od dwunastu do osiemnastu stopni poniżej horyzontu, a noc astronomiczna występuje, gdy jest niżej. Tak więc astronomiczna noc polarna jest ograniczona do szerokości geograficznych powyżej 84°34', co odpowiada dokładnie 18° w kręgu polarnym lub 5,5 stopnia od bieguna. Podczas polarnej nocy astronomicznej gwiazdy szóstej wielkości, które są najciemniejszymi gwiazdami widocznymi gołym okiem, będą widoczne przez cały dzień . Na biegunach Słońce pozostanie od 18 do 23,5 stopnia poniżej horyzontu, a warunki te na biegunach utrzymują się przez 11 tygodni.
Na biegunie południowym na Antarktydzie noc polarna trwa od11 maja w 1 st sierpień.
Na biegunie północnym astronomiczna noc polarna trwa od13 listopada w 29 stycznia.
Jeśli obserwator na biegunie północnym lub biegunie południowym zdefiniował „dzień” jako czas, jaki upłynął od maksymalnej wysokości Słońca nad horyzontem w okresie światła dziennego do jego maksymalnej wysokości ponad horyzontem następnego okresu dziennego, „dzień- cykl nocny” doświadczany przez takiego obserwatora trwałby jeden rok ziemski.
Pojęcie nocy polarnej było przedmiotem odniesień w filmach takich jak Frostbite czy 30 dni nocy . W tych filmach wampiry przyciąga długi czas trwania ciemności, co pozwala im otwarcie zabijać i karmić się do woli.