夜晚

形成原理

因地球自轉和自轉軸傾角，所以不同經緯度、不同季節的入夜時間和夜晚長度也發生變化。

地球自轉，不同經度由東至西依次推移進入夜晚或白晝。

相對於地位地區，緯度越高，夜晚或白晝也變得越長。

最長的夜晚出現在地球南北極；半年極晝，半年極夜。

在這段時間內，離夜天空通常為黑色，(是由地球自轉引起的）。在夜晚，氣溫通常會逐漸降低，在半夜達到最低。

“夜晚的天空為什麼是黑暗的？”這曾經是一個困惑了科學家幾世紀（也許更久）的難解之謎。但這個迷僅當我們認為宇宙是永恆而且不變的前提下才會是一道難題，而在1920年之前，人們對宇宙的認識正是如此。

這個難題基於三個假設，(1)宇宙是無窮大的；(2)宇宙是永恆而且不變的；(3)宇宙中以一定密度均勻地充滿了星系或恆星（發光體）。在這樣的假設下，無論我們向哪個方向看，我們都會看到相同數目的恆星，考慮到宇宙是無限大的，我們看到恆星的數目就是無限多的，每一個恆星都會有一束光線照射過來，因此我們將在各個方向看到無窮耀眼的光芒。

這個積分是發散的。即天空應當是無窮明亮的，顯然這與我們的日常經驗是矛盾的，這就是所謂的奧伯斯佯謬。“奧伯斯佯謬”這個名稱是宇宙學家赫爾曼·邦迪在 1950年正式提出的，以紀念19世紀的德國天文學家海因里希·奧伯斯（1757-1840），他曾就此問題寫過一篇著名論文。當然關於這個問題的討論可以追溯到奧伯斯之前更早的年代。

早在1610年，開普勒就曾討論過這一問題，他天才地把夜晚天空的黑暗看成是宇宙大小有限的證據。他說，當我們通過恆星之間的缺口眺望時，我們看到的是一堵圍繞著宇宙的黑暗的圍牆。在這幅圖像中，你不是站在無邊無際的森林之中，而是在一片小樹林中，當你通過樹榦間的空隙觀望時，你看到的是樹林外面的世界。

18世紀的瑞士天文學家德謝梭根據恆星的大小，和它們之間的平均距離，進一步計算可得出，只有當宇宙的直徑達到約1千萬億（$10^15$）光年，我們朝任何方向看，相當於看到一顆恆星的亮度。

1823年，奧伯斯認為遙遠的恆星的光被恆星之間的稀薄物質雲所吸收。但他沒有考慮物質雲吸收光輻射后，將提高物質雲的溫度，從而使物質雲發出輻射的能力增強，一直到它發出的能量與吸收的能量相等為止。即它本身將和恆星一樣明亮，這樣該難題還是沒有被解決。

顯然，三條基本假設中至少有一條是錯誤的。我們仍然不能肯定宇宙是否是無窮大；宇宙大概真的像我們觀察到的那樣充滿了星系；但我們確實知道它並非是永恆不變的。我們所知的宇宙產生於150億年前的大爆炸。由於光速是有限的，在一個年齡是150億歲的宇宙中，我們只能觀察到最遠150億光年處的星系（即使所有星系在宇宙誕生后立刻形成）。即便宇宙是無窮大的，更遠的星系發出的光也無法達到地球。根據德謝梭的計算，宇宙至少要有1千萬億歲並且有1千萬億光年大小，才能在夜晚達到一顆恆星的亮度。這是我們所在宇宙年齡的10萬倍。