夜空为什么是黑的给人的启示,夜晚的天空为什么是黑的原文
答:
这个问题比较显然的答案是:白天的时候,阳光经过大气层散射,然后进入我们的眼睛,因此白天很亮。晚上的时候,由于地球的自转,我们处于地球的背面,太阳照射不到,因此夜空是黑的。
但是其实要真正解决这个问题并没有那么简单。我们处于广袤的宇宙之中,宇宙中有无数像太阳一样的发光体,假如将地球接收到的来自无限大宇宙的所有发光体的光子累计,通过积分计算,不难发现结果是趋于无穷的,也就是说地球上以及宇宙其他任意星球上本应该是永远亮着的。这个问题就是奥伯斯佯谬。
夜空为什么是黑的?
答:
这个问题比较显然的答案是:白天的时候,阳光经过大气层散射,然后进入我们的眼睛,因此白天很亮。晚上的时候,由于地球的自转,我们处于地球的背面,太阳照射不到,因此夜空是黑的。
但是其实要真正解决这个问题并没有那么简单。我们处于广袤的宇宙之中,宇宙中有无数像太阳一样的发光体,假如将地球接收到的来自无限大宇宙的所有发光体的光子累计,通过积分计算,不难发现结果是趋于无穷的,也就是说地球上以及宇宙其他任意星球上本应该是永远亮着的。这个问题就是奥伯斯佯谬。
但事实显然不是这样的,问题的关键是宇宙的膨胀。由于宇宙的膨胀,整个宇宙的发光体密度实际上在降低,而且部分发光体在远离我们,这会导致光波的红移,即光子的能量降低。另一方面,根据宇宙膨胀理论,宇宙存在一个初始点,距今约137亿年,这就意味着我们只能看到距离我们137亿光年以内的发光体,宇宙深处的光子来不及传播到地球上。因此,地球接收到的光子实际上是来自于离地球比较近的一部分宇宙空间,且能量在不断降低,这些能量有限,数目也有限的光子确实不足以照亮地球,实际上宇宙存在微波背景辐射,也正是来源于这些能量不高的光子,微波背景辐射的波长在厘米级,已经超出了人眼的感知范围,因此我们看到的夜空是黑的。
参考资料:
夜空为什么是黑色的?| 天问专栏
by 有衡
为什么夜空是黑色的,科学家是怎样解释的呢?
每当太阳下山,当我们看向头顶的夜空时,尽管天上的星星数量众多很耀眼,但整个夜空看起来就是黑色的。
而即使我们打开手电筒照向太空,手电筒的光芒也不可能穿透夜空,而我们看到的情况则是,夜空中似乎有着某种神秘的力量,一旦有光源靠近,它就能将光吞噬得一干二净。
那么,为什么夜空会是黑色的呢?这个问题看似简单,但实则很深奥,在一般人眼里,天空之所以会变黑,是因为地球有一面背对着太阳,因此地球才会有白天和黑夜之分。
但说不通的另一点则是,宇宙中明明拥有着亿万颗星辰,为何就不能将地球的夜空照亮呢?难道在宇宙中,存在着某种类似黑洞一样的可以吞噬光芒的物质吗?
仅仅是在银河系的范围内,恒星的数量就多达4000亿颗以上,其中不乏质量或者亮度是太阳几十倍甚至几百万倍的恒星,因此,太阳在宇宙中是非常渺小的,那么,为何只有太阳照亮了地球呢?难道是距离的远近问题吗?
19世纪,一位德国的天文学家奥伯斯得出了一个结论,他假设宇宙是一个均匀。静止且无限的模型,而虽然星体受到距离的影响,亮度会有所减弱,但实际上,所有的星体亮度加起来,地球的夜晚应该如同白天一样的明亮,也就是所谓的“白夜”。
而为了解决奥伯斯提出的疑问,天文学家们提出了各种理论,但最终都不能自圆其说,一些科学家认为,我们之所以不能看到全部的星光,是因为宇宙中拥有着大量的暗物质和暗能量,这些物质不能用肉眼看到,且数量庞大,而据科学家给出的数据,暗物质可能占据了宇宙全部物质的百分之六十以上。
而另一部分科学家则认为,宇宙是不均匀的,因此宇宙有些地方看起来是暗的,而另一些地方看起来是则是亮的,但地球正好处于暗的那一面。
自138亿年前宇宙发生了大爆炸后,宇宙中出现了大量的星云,并逐渐凝聚成各种天体,在宇宙不断向外膨胀的过程中,恒星也在离地球而去,这样导致了恒星的光也不能到达地球。
而天文学家哈里森则认为,宇宙实在太过年轻了,人类想要看到宇宙中所有星光,宇宙就必须产生比现在还要多10万亿倍的能量,也就是恒星的亮度增加10万亿倍又或者还是,恒星的数量增加10万亿倍。
夜空为什么是黑的?
宇宙开始于138亿年前的大爆炸,我们现在的观测范围最多只能退回到宇宙的婴儿期,看到大爆炸的余晖——也就是宇宙微波背景辐射,这是人类用肉眼无法看得见的光。这是以太阳系为中心的可观测宇宙,最外侧就是观测边界——大爆炸的余晖。也就是说,宇宙在时间上的有限,也限制了我们的空间观测范围,我们的可观测宇宙并不是无限的,恰恰是有限的。
另外,宇宙在加速膨胀,产生的红移效应,也使得所有从遥远星系飞到地球的光,都在朝着长波、低频的光波谱线移动。也就是说,星光变得弱爆啦。毫无疑问,这种红移效应增强了夜黑的效果。当然了,如果人类长着COBE卫星那样的天眼,能够看到微波的话,我们所看到的夜空——的确明亮如昼,就不是现在黑暗夜空了。
因为地球自转,形成昼夜交替,夜晚没有太阳光,当然会变成黑暗世界啦。可是在月球上,无论有没有太阳光,阿波罗登月宇航员看到和拍到的天空都是黑的,又该怎么解释?因为月球上没有大气,而地球上有大气。白天大气散射太阳光,才有了白昼,夜晚没有太阳光可以让大气散射,所以天空看起来就是黑暗的。
如果宇宙是无限的,宇宙半径也是无穷大,那么最终得出总亮度也应该无穷大。这就是说,从地球上每个方向看星空,星光的亮度都趋向无穷大,那么夜晚就应该亮如白昼。
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