Это связано с шумом светового потока.
Свет имеет квантовую природу, поэтому световой поток всегда шумит (это хорошо заметно на цифровых камерах при съёмке в условиях недостаточной освещённости). То есть сколько именно фотонов попадает на данный элемент приёмника (будь то пиксель матрицы или колбочка сетчатки) - есть фактор случайный и подчинённый распределению Пуассона: среднеквадратическое отклонение числа упавших фотонов равно квадратному корню из их числа. То есть упало 10000 фотонов - значит, ср-кв. отклонение равно 100. Упало 100 - отклонение равно 10.
Ну вот. Теперь смотрим на небо. Фотонов с голубого неба прилетает... до фига, в общем. Так что и шум получается "корень из дофига", то есть тоже немало. Даже о-очень немало. А яркость звезды, даже столь яркой, как Сириус или Вега, существенно меньше, чем фотонный шум неба.
И только ночью, когда собственного света неба уже нет, а значит, соответственно снижается и шум фона, удаётся разглядеть даже слабые источники света.
Что интересно: если б свет не обладал квантовой природой, а значит, не обладал бы и фотонным шумом, разглядеть звёзды на фоне неба было бы всё равно невозможно. Потому что голубой цвет неба связан с волновой природой света и термодинамическими свойствами атсмосферы: он вызывается рассеянием света, возникающим на термодинамических флуктуациях атмосферы. То есть опять же - случайный фактор, а раз случайный - то он сопровождается шумом (случайным изменением сигнала во времени).
Именно поэтому - из-за шума, наложенного на воспринимаемый сигнал, - звёзды днём и не видны - разглядеть столь малый сигнал на огромном шумовом фоне нереально. Это всё равно что услышать тихий шёпот футболистов друг другу с трибун ревущего стадиона.
