夜

地球上的晝夜現象

晝夜是白天和黑夜的合稱。晝夜交替是地球在太陽光的照射下，因自轉運動而形成的一種自然現象。

我們生活的地球是以半個球面向著太陽，另外半個球面背向太陽，待在向著太陽的半個球面的人就是生活在白天，而待在背向太陽的半個球面上的人則生活在黑夜。由於地球在不停地自轉著，造成地球上每一個地方都有白天和黑夜的交替。

例如，咱們生活在中國廣州，當廣州正對著太陽時，廣州市民就處在中午的時刻。由於地球自西向東旋轉，人們不能察覺地球的旋轉，卻看到太陽慢慢地自東向西偏移。經過6個小時，地球向東轉了90°，廣州市民便處在日落西山的傍晚時分。地球繼續旋轉，廣州轉到背向太陽的位置時，廣州市就到了子夜0時。再經過6個小時，地球又轉過了90°，廣州市便是晨曦初露，白天就要到來。隨後，廣州又回到向著太陽的位置上時，廣州市民也回到了中午從而完成了一次晝夜的交替。

五更

受科技水平和計時手段的限制，我國古代把夜晚分成五個時段，用鼓打更報時，所以叫作五更、五鼓，或稱五夜。如今，半夜三更、打更、更夫等概念已不再與我們的生活直接相關。但在史籍與大量的文學作品中，古計時名稱仍然十分重要。如《孔雀東南飛》：“仰頭相向鳴，夜夜達五更。”《群英會蔣干中計》：“伏枕聽時，軍中鼓打二更。”《李愬雪夜入蔡州》：“四鼓，恕至城下，無一人知者。”《登泰山記》：“戊申晦，五鼓，與子潁坐日觀亭。”《與妻書》：“辛未三月念六夜四鼓，意洞手書。”

夜間時辰 五更 五鼓 五夜 現代時間

黃昏 一更 一鼓 甲夜 19-21點

人定 二更 二鼓 乙夜 21-23點

夜半 三更 三鼓 丙夜 23-1點

雞鳴 四更 四鼓 丁夜 1-3點

平旦 五更 五鼓 戊夜 3-5點

（以下比較複雜）

“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。

相同厚度薄層內恆星貢獻的亮度相同，無窮多薄層就對應無窮的亮度;

假設恆星的數密度為$n$，距離地球$r$處，體積元$d \tau$內的恆星照射到地球，貢獻的亮度應正比於：

$I \propto \frac{nd\tau }{r^2 }$

現在對體積元$d \tau$作積分，就對應在地球上觀察到的總亮度，角度部分積分為$\Delta \Omega $，空間部分積分應是從$積分到$\infty $。

$I \propto \int_0^\infty {\frac{nr^2 \Delta \Omega dr}{r^2 }} = \int_0^\infty {n\Delta \Omega dr} $

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（^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。因此只要宇宙誕生於離我們現在足夠遠的過去某個確定時刻，就不會有夜晚黑色天空之謎。