Il giorno e la notte si verificano a causa della rotazione di un pianeta attorno al suo asse. L'emisfero del pianeta che guarda il sole in un particolare momento sperimenta la luce del giorno, mentre il lato opposto vive l'oscurità. La Terra ruota in senso antiorario da ovest a est.
La Terra impiega in media 23 ore e 56 minuti per compiere una rotazione completa rispetto al sole, il che equivale a un solo giorno ogni quattro anni. Ecco perché esistono anni bisestili, quindi il giorno perso può essere compensato. Il giorno e la notte hanno diverse lunghezze durante tutto l'anno, a seconda della latitudine di una particolare località e di quale stagione è. Ad esempio, l'estate nell'emisfero settentrionale ha giorni più lunghi delle notti. Ai poli, i giorni e le notti durano per sei mesi perché sono sempre puntati verso o lontano dal sole.
Quando un emisfero del pianeta si trova di fronte al sole, non riceve la luce del sole e la notte si verifica perché la luce solare residua e il calore del periodo precedente di luce del giorno vengono esauriti. Quando la Terra ruota per riportare quell'emisfero nel percorso dei raggi del sole, la luce del sole ancora una volta riscalda e illumina quell'emisfero. La rotazione attorno ad un asse è una caratteristica comune a tutti i pianeti, ognuno dei quali anche sperimenta giorni e notti di lunghezza variabile. Ad esempio, un giorno su Mercurio impiega 58 giorni terrestri e 15 ore, mentre un giorno su Urano richiede solo 17 ore e 14 minuti.
