Антарктида находится почти полностью внутри южного полярного круга, а это означает, что на ее территории так же, как и в Арктике, в зимнее время бывает круглосуточная полярная ночь, а летом — круглосуточный полярный день. Исходя только из астрономических расчетов на широте полярного круга в день летнего солнцестояния, 22 декабря, солнце в полночь должно уходить за горизонт на половину своего диаметра, после чего снова подниматься по небосклону, а в день зимнего солнцестояния, 22 июня, в полдень оно должно показаться из-под горизонта только наполовину и затем вновь скрыться. Однако благодаря рефракции, которая, как известно, приподнимает светила над горизонтом, солнце на широте полярного круга в течение нескольких дней до и после летнего солнцестояния не опускается за горизонт. Поэтому круглосуточный полярный день можно наблюдать не только на полярном круге, но и несколько севернее его, а на самом полярном круге он длится несколько суток.

Что касается полярной ночи, то благодаря той же рефракции на полярном круге ее не бывает, так как в дни, близкие к зимнему солнцестоянию, в полдень солнце все же появляется и только несколько южнее в этот период дневное светило не показывается из-за горизонта даже в полдень. По мере, приближения к полюсу периоды полярной ночи и полярного дня увеличиваются, а промежутки времени со сменой дня и ночи в течение суток сокращаются, причем на одних и тех же широтах продолжительность полярного дня бывает больше, чем полярной ночи. Такое соотношение характерно для любой широты, но в полярных областях оно более) выражено, так как при восходах и заходах солнце пересекает линию горизонта под острым углом, при котором рефракция проявляется сильнее всего.

Продолжительность полярного дня (пунктир) и полярной ночи (сплошная линия) на разных широтах (в месяцах) и распределение светлого и темного времени в течение суток на протяжении года.

Известно, что после захода солнца ночь наступает не сразу, некоторое время длятся сумерки, которые принято подразделять на гражданские, навигационные и астрономические. Гражданские сумерки кончаются тогда, когда солнце после захода опустится за линию горизонта на 6°, навигационные — на 12°; и только тогда, когда дневное светило опустится ниже линии горизонта на 18°, кончаются астрономические сумерки. Если считать полярную ночь без сумерек, то продолжительность ее существенно сократится, а граница, где она начинает проявляться, заметно сдвинется к югу. Так, в зоне от 68° до 72,5° южной широты она прерывается навигационными сумерками, а до 84,5° — астрономическими. Таким образом, полярная ночь без сумерек наблюдается на сравнительно небольшой территории, северная граница которой проходит всего лишь в 600 километрах от полюса, а зона, где круглосуточная полярная ночь прерывается сумерками, имеет ширину почти 2500 километров.

На самом Южном полюсе периодов со сменой дня и ночи в течение суток не бывает совсем. Почти за два месяца до весеннего равноденствия на полюсе начинаются круглосуточные астрономические сумерки, которые затем переходят в навигационные и гражданские. За несколько дней до равноденствия из-за горизонта появляется край солнца, которое, постепенно поднимаясь по небосклону, движется почти параллельно линии горизонта, описывая в течение суток полный круг. В день летнего солнцестояния южного полушария, 22 декабря, солнце достигает наибольшей высоты (23,5°), после чего начинает опускаться. Через несколько дней после осеннего равноденствия оно скрывается за горизонтом, начинаются сумерки, сменяя друг друга теперь уже в обратном порядке, а затем наступает глубокая полярная ночь.