地球上最广为人知的天文现象，是昼夜节律。这是地球上最广为人知的（近似）周期现象。当今最火的科幻著作《三体》就写到了一个没有周期性昼夜更替的星系。周期现象给人一种规律感，让人们可以通过简单的记录发现背后的原因。这对科学的发展是很有益处的。

　　很多人觉得昼夜节律现象很简单，其实不然。不信？那我们一起来深入分析一下。

　　要研究昼夜节律，就要问一下为什么会出现昼夜节律。答案貌似很简单——白天有太阳，晚上没有太阳。那么，紧接着的问题就是，太阳在晚上去哪儿了呢？这需要进一步的知识，因为地球有自转，所以晚上地球的另外一面对着太阳，“我们”所对的一面当然就没有了嘛。注意，这里关注的是地球的自转，而不是太阳绕地球转，那是以地球为参照物看到的现象。人类弄清这个问题不容易，一直到哥白尼的《天体运行论》诞生以后才基本弄清楚。而这以前的《圣经》里说：“神称光为昼，称暗为夜。有晚上，有早晨，这是头一日”，然后直到第四日，“天上要有光体，可以分昼夜……神造了两个大光，大的管昼，小的管夜”，显然是昼夜现象在前，日月的出现在后，余也鲁钝，不知道日月（特别是日）出现以前是怎么区别昼夜的。人类能认识到晚上太阳在地球对面，或者说是“大地下面”不简单，是一个了不起的飞跃，这说明人类已经意识到大地不是无限深厚的。　　

　　白天的时候，月亮和星辰去哪儿了呢？也在地球的对面吗？未必。比如月亮其实并不一定非得在晚上出来，白天一样可能出现在你的头顶上。众所周知的日食，就是月亮挡住太阳的结果。我们都知道农历初一的晚上没有月亮，其实月亮是在地球对面的天空上，也就是地球对面的白天天空上。所谓“月亮晚上才出来”一定是白天没有抬头看天空的人想当然的臆断。所以前面引用《圣经》中所谓的“神造了两个大光，大的管昼，小的管夜（这里所说的小的，明显是指月亮）”是错误的。星辰呢？其实白天也有，晚上也有，只是因为白天太亮，使得绝大多数星辰的亮度被“抹杀”了。白天只有在日全食食甚的时候，才能看到繁星，一般的情况下，我们只能在清晨和傍晚看见金星，或者难得一见的超新星。

　　第三个问题是，太阳在头顶上，一定能导致白天吗？未必。如果你曾经到过外太空就知道，虽然从地球附近看太阳确实很明亮，但并不能给我们带来足够的“广袤”的白昼。我们在地球上享受白天，其实是托了空气的福。然而话说到这里还不能令人完全满意：到底空气怎么就使得白天“白”起来了呢？历史上，从丁铎尔到瑞利都给出了自己的意见，但最终完美解决这个问题的，是大物理学家爱因斯坦。爱因斯坦利用统计力学证明了，由于空气分子的涨落（分子运动造成的密度变化），产生散射，才造成了蓝天（白天）。有意思的是，爱因斯坦的这个工作对光纤的研制还有重要意义，因为光纤中玻璃也会对光线有散射作用。高锟先生关于光纤通信的第一篇论文，就引用了爱因斯坦在这方面的成果。

　　第四个问题，昼夜长度为什么会有变化？这首先是因为地球公转轨道和自转轨道有交角，一年当中太阳的直射点会发生往复变化，导致地球上不同纬度圈昼夜长度不同并变化。这在一般的天文书和地理书里都是作为入门知识的。另一方面是需要长期观察才能看出来的，地球自转时长也会发生变化。这里面的问题是很复杂的，但总的来说，是地球的昼夜周期不断变长。需要指出的是，我们观察到的“昼夜变化”，是所谓“太阳日”，即以某一时刻日心和地心连线所经过的地球表面点，经过一段时间后再次成为日心和地心连线上的点，所需要的时间。而真正的地球自转一周，应该是以“恒星日”为标准，即地心和假想的某恒星之间的连线为标准。

　　第五，没有太阳——或者说太阳到了地球背后——一定导致夜黑吗？有人说这不是废话吗？其实不然。如果我们假定：（1）空间是无限的，星辰均匀分布在无限空间上；（2）时间是无限的，无论多久之前都有星辰充满着空间，它们的亮度也没有系统性的变化；（3）星体系统没有整体性的运动；（4）在大尺度上，光的传播规律与地球上的规律相同。那么天空就应该是无限明亮的，不但不应该有黑夜，就连白天也应该比现在亮得多——无限嘛。这就是著名的奥伯斯佯谬，其推导过程是很可靠的。这说明前提有问题，由此我们可以对宇宙整体作出一些断言。这就是科学的力量。