Pohjoinen napapiiri määrittää yöttömän yön tai keskiyön auringon esiintymisen etelärajan ja vastaavasti kaamoksen, sydäntalven auringottoman alueen etelärajan. Napapiirin pohjoispuolella auringon keskipiste on horisontin yläpuolella ainakin yhden kokonaisen vuorokauden vuodessa ja vastaavasti vähintään yhden kokonaisen vuorokauden sen alapuolella. Napapiirillä nämä tapahtuvat täsmälleen kerran vuodessa, kesä- ja talvipäivänseisauksen aikana. Teorian mukaiset auringon näkymisen havainnot eivät täsmällisesti toteudu maapallolla, koska maanpinta ei ole täydellinen pallo ja maan ilmakehässä valo taipuu.
Ilmakehän merkittävä vaikutus
Ilmakehä taittaa voimakkaasti horisontista paistavan auringon valoa ja sen vuoksi aurinko näkyy napapiirillä myös talvipäivänseisauksen aikana kokonaisena horisontin yläpuolella. Lisäksi sydäntalvella aurinko voidaan havaita tuntureilla ja vaaroilla merkittävästi napapiirin pohjoispuolella, muuan muassa Luosto- ja Pyhätuntureilla, jotka ovat noin 60 kilometriä (vastaa noin 0,5° leveysastetta) pohjoisempana.
Vastaavasti kesäyön aurinko nähdään napapiirillä horisontin yläpuolella ja esimerkiksi Rovaniemellä napapiirin välittömässä läheisyydessä aurinko ei laskenut 6. kesäkuuta ja 6. heinäkuuta välisenä aikana vuonna 2008.[1]Juhannuksena keskiyön aurinko voidaan havaita useilla korkeilla paikoilla napapiirin eteläpuolella, muun muassa Aavasaksalla ja Rukatunturilla.
Talvipäivänseisaus 2004 napapiirillä Rovaniemen lentoasemalla. Aurinko paistaa.Napapiirin kyltti Rovaniemellä 1975.
Napapiiri ilmasto- ja kasvillisuusrajana
Pohjoista napapiiriä pidetään usein myös Arktiksen eli Arktisen alueen ja pohjoisen lauhkean vyöhykkeen rajana. Selvää ilmastorajaa se ei kuitenkaan muodosta, sillä varsinkin merivirrat vaikuttavat pohjoisten seutujen ilmastoon varsin paljon; niinpä esimerkiksi Lapissa napapiirin pohjoispuolella on keskimäärin lämpimämpää kuin monin paikoin Grönlannissa tai Siperiassa sen eteläpuolella.
Myöskään kasvikunnassa napapiiri ei määritä mitään äkillisiä muutoksia.[2] Napapiiriä voisi yrittää pitää metsärajan määritteenä, mutta käytännössä metsäraja on monin paikoin vaikeasti hahmotettavissa. Esimerkiksi Pohjois-Venäjällä muutos havumetsästä puuttomaksi tundraksi tapahtuu vähitellen 300 kilometriä leveällä alueella. Toisaalta vuoristoalueilla ja tuntureilla korkeus määrittelee puiden kasvuedellytykset. Puuraja sijaitsee suunnilleen siellä, missä kesän lämpimimmän kuukauden +10 °C:en isotermi sijaitsee. Sekä puuraja että tämä 10 °C isotermi poikkeavat napapiiristä. Arktinen neuvosto päätyi kasvi- ja eläintutkimuksissaan käyttää napa-alueilleen napapiiristä molempiin suuntiin poikkeavaa CAFF-rajaa (Conservation of Arctic Flora and Fauna).
Napapiirin monimutkainen liike
Akselikaltevuuden vaihtelu ja nutaatio
Lyhyellä aikavälillä napapiirin sijaintia voidaan pitää suunnilleen vakiona, vaikka vuosittainen liike on keskimäärin 14 metriä. Tämä liike, joka tarkoittaa maan akselin kaltevuuden muutosta, on monimutkaisten sekä lyhyt- että pitkäaikaisten tähtitieteeseen ja maan rakenteeseen liittyvien vetovoimien yhteisvaikutusta. Maapallon akselikallistuman vaihdellessa siirtyvät myös napapiirit ja kääntöpiirit sen mukaisesti.
Vaihtelun pitkäaikainen pääsykli aiheuttaa napapiirin vaihtelun leveyspiirien 65,5° ja 67,9° välillä 41 000 vuoden aikana. Tämän syklin vaikutuksesta napapiiri liikkuu nykyisin kohti pohjoista. Maan pyörimisakseliin vaikuttaa myös lyhytaikaisempia vaihteluita, kuten auringon ja kuun vetovoimista johtuva nutaatio, jonka pääsykli on 18,7 vuoden pituinen ja amplitudi 9 kaarisekunnin luokkaa, joka vastaa vajaata 300 metriä etelä–pohjoissuunnassa. Lisäksi on muita muun muassa planeettojen prekessioliikkeistä kumpuavia häiriöitä, joiden aikaskaala vaihtelee ja päiväsiirtymissä vaikutus on metrin suuruusluokassa suuntaan tai toiseen. Maapallon oma prekessio, pyörimisakselin 25 725 vuoden jaksossa tapahtuva huojunta ei vaikuta napapiirin sijaintiin.
Napavariaatio
Edes maan akseli ei ole kiinteä käsite. Napojen sijainti vaeltaa ympyrän kaltaista rataa. Syynä liikkeeseen ovat maan sisäisen sulan aineen liikkeet ja maan pinnalla tapahtuvat massojen siirrot, kuten merivirrat ja ilmavirtaukset. Earth orientation center[3] rekisteröi muun muassa pohjoisnavan liikkeitä. Napa piirtää ympyrää, jonka halkaisija on 10–15 metrin luokkaa.
Napapiirillä sijaitsevat valtiot ja meret
Beringinsalmen kapein kohta sijaitsee melko tarkoin pohjoisella napapiirillä.
Pohjoinen napapiiri kulkee kahdeksan valtion alueella. Ne sekä meret, joiden kautta se kulkee, ovat seuraavat, lueteltuina Beringinsalmelta itään päin:
