昼夜交替的直接且唯一物理成因是地球自转；地球不发光不透明，自西向东绕轴旋转，周期约24小时，球形结构使太阳光自然划分昼半球与夜半球。
一、地球不发光也不透明
地球本身既不发光，也不能让阳光穿透，因此太阳光在同一时间只能照射其表面的一半。被照亮的部分为昼半球，未被照亮的部分为夜半球。昼夜分界线称为晨昏线，它随地球自转不断移动。
二、地球绕地轴自西向东旋转
地球以约24小时为周期绕贯穿南北极的地轴持续旋转，方向为自西向东。这一运动使地表任意一点在旋转过程中依次面向太阳和背向太阳。
1、当某地随地球转动至朝向太阳一侧时，该地进入白昼；
2、当该地继续转动至背向太阳一侧时，便进入黑夜；
3、随着旋转持续进行，该地将在约24小时内重复经历一次完整的白天与黑夜循环。
三、自转周期决定昼夜长度
地球自转一周的时间约为23小时56分4秒（恒星日），但因同时参与公转，我们日常采用的太阳日为24小时整。正是这个周期，定义了人类所感知的“一天”及其内含的白天与黑夜。
四、排除公转的干扰作用
地球围绕太阳的公转主要影响季节更替与正午太阳高度变化，并不直接导致昼夜交替。若地球停止自转仅保持公转，则同一半球将连续接受光照约半年，形成长达半年的白昼或黑夜，与现实观测严重不符。
1、现实中各地每日均经历分明的昼夜转换；
2、这种高频次、短周期的交替只能由自转提供动力；
3、因此，昼夜交替的直接且唯一物理成因是地球自转。
五、球体形状的必要性
若地球不是近似球体，而是扁平或不规则形态，则光照分布将失去对称性与规律性，无法形成稳定可预测的昼夜边界。球形结构配合平行入射的太阳光，才能自然划分出清晰的昼半球与夜半球。
1、球面任一截面均可被平面（如晨昏面）分为两个对称半球；
2、地表各点在球面上的相对位置随自转发生系统性变化；
3、这使得全球范围内昼夜更替具有统一周期和可计算性。
