Фото: В разгар белых ночей. Станция Петрозаводск. 2 июля, время 22:10

Точного астрономического определения «белые ночи» нет. По мере приближения к летнему солнцестоянию ночи становятся всё светлее, достигая пика освещённости в ночь солнцестояния — 20-21 июня. При этом, чем больше широта, тем белые ночи ярче и длиннее.

В дни, близкие к зимнему солнцестоянию, наблюдается обратное явление – тёмные дни, когда солнце в течение дня не поднимается достаточно высоко над горизонтом, чтобы создать нормальное освещение. Такой день, особенно в пасмурную погоду, больше напоминает сумерки, автомобили ездят с включёнными фарами. Визуально рассвет может плавно сливаться с закатом. Как и у белых ночей, у тёмных дней нет чёткого астрономического определения. Если брать за основу полуденную высоту солнца над горизонтом не более 9°, то на широте, например, Петербурга они будут длиться с 27 ноября по 15 января.

На полюсах белая ночь наблюдается непрерывно 15—16 дней до восхода солнца и столько же после его захода. На Северном полюсе это периоды с 3 по 18 марта и с 26 сентября по 11 октября, на Южном — с 23 марта по 7 апреля и с 7 по 21 сентября. Различия в продолжительности белых ночей, полярного дня и полярной ночи на полюсах связаны с тем, что местность в районе Южного полюса находится на высоте 2800 метров над уровнем моря, а на Северном полюсе высота определяется уровнем Северного Ледовитого океана.

В широтах выше полярного круга белые ночи и «тёмные дни» также можно наблюдать в городах за полярным кругом: Салехард, Мурманск, Норильск, Воркута, Нарьян-Мар — 3 недели до наступления полярного дня (полярной ночи) и столько же после его окончания. В этих городах белая ночь постепенно светлеет, пока солнце не перестаёт заходить за горизонт, и не наступает полярный день. Зимой же - день постепенно темнеет, пока солнце не перестаёт восходить из-за горизонта и не наступает полярная ночь.

В южной Карелии, в том числе на широте Петрозаводска, белые ночи начинаются во второй половине мая и заканчиваются в середине августа. В Петрозаводске на время белых ночей не включается освещение на улицах. Там настолько светло, что можно обходиться без искусственного освещения. 

В Санкт-Петербурге существует «официальный» период белых ночей: с 11 июня по 2 июля. Но многие петербуржцы считают началом белых ночей 25-26 мая, а концом — 16-17 июля. В указанный период солнце на широте Петербурга ночью опускается за горизонт не более чем на 9°. 20-21 июня в астрономическую полночь (момент нижней кульминации) солнце заходит за горизонт примерно на 7°. Уличное освещение в Петербурге в период белых ночей включается на ночь на непродолжительное время.

В более низких широтах ночи называют уже не белыми, а светлыми. Например, на широте Москвы в местную полночь наблюдатель заметит лишь небольшое посветление неба в стороне солнца (при ясной погоде), искусственное освещение в населённых пунктах будет работать всю ночь.

Наконец, начиная примерно с 48° с.ш. в истинную полночь во время летнего солнцестояния нельзя увидеть или зафиксировать ни малейших сумерек. Именно такие тёмные летние ночи иногда называют "южными".