夜空为什么是黑的?你以为的正常,可能隐藏着让人绝望的事实

星空承载梦想 2025-03-04 09:01:20
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相信很多人在小的时候,都喜欢抬头看天空中的星星,星星非常明亮,寄托着人们对亲人的思念,在古代的时候,人类没有如此先进的仪器,只能够依靠肉眼对天空进行观测,通过长期的观测,他们能够分辨出众多星星,并且注意它们的位置、亮度和颜色等特征,比如说我国古代的天文学家能够凭借肉眼识别出数百颗星星,许多古代文明都绘制了星图。如中国的《敦煌星图》,是世界上现存最早的星图之一,绘制于唐代,详细记录了约1350颗星星的位置。古希腊的天文学家喜帕恰斯也编制了包含约850颗恒星的星表,并对其进行了亮度分类。

古人为了能够便于观测和记忆,将星星划分为不同的星座,如我国古代有三垣二十八宿的星座体系,将天空分为多个区域。西方的星座体系则起源于古希腊,如著名的黄道十二宫星座,沿用至今。夜空的星辰激发了古人的想象力,产生了丰富的神话传说。如中国的牛郎织女传说,源于对银河两岸牛郎星和织女星的想象。古希腊神话中,星座也与各种神话故事紧密相连,如大熊座和小熊座的故事与宙斯的妻子赫拉有关。在许多古代宗教中,夜空被视为神灵的居所或象征。如古埃及人认为星星是神灵的化身,他们通过观测夜空来与神灵沟通,寻求指引和庇佑。古人通过观测夜空来确定季节和时间,指导农业生产。如中国古代的“二十四节气”,部分就是依据对星空的观测以及太阳在星空中的位置变化来确定的。

那么大家知道为什么夜空是黑色的吗?相信很多人看到这个问题都觉得可笑,夜晚是黑色的好像是很正常不过的事情,因为在很多人的认知里,夜晚就是黑色的,一些对天文知识比较懂的人可能会说,夜晚和地球自转有关系,地球的自转可能和太阳系形成初期有关系,在太阳系形成早期,原始星云具有一定角动量,这可能源于银河系中气体和尘埃的整体运动以及星际物质之间的相互作用等,当原始星云在自身引力作用下开始收缩时,根据角动量守恒定律,星云的旋转速度会慢慢加快,在这个过程中,大量的物质颗粒相互碰撞、结合,这些碰撞并非完全对称,会给在形成的地球带来一些旋转的力量,使得地球开始具有一定的自转运动。

根据科学家的研究我们能够知道,地球是一个不会自己发光的球体,在太阳的照射下,只有一半能够被照亮,地球自西向东自转,使得地球上的不同区域交替的朝太阳和背向太阳,朝太阳的半球为白天,也就是昼半球,背向太阳的半球为黑夜,也就是夜半球,随着地球的自转,昼夜会不断交替,周期大约是24小时,形成了我们日常所说的白天和黑夜。地球的自转速度并不是一成不变的,在地球形成早期,通过吸积等过程聚集物质,原始地球的自转速度要比现在快很多,那时候的一天比现在短,地球形成之后,月球的潮汐力对地球产生了影响,使得地球自转变得越来越慢。而且地球内部的物质运动,比如说地幔和地核之间的耦合作用等。

也会消耗地球的转动能量,导致自转减速,同时地球表面的大气环流、海洋环流和地球固体表面之间的摩擦力,会使得地球自转的速度变得越来越慢,除此之外,地球自转的速度还存在一些短期的微小变化,比如说季节性变化等,这主要和地球大气、海洋的季节性运动以及地球内部一些物理过程有关系。如果按照这个角度来看的话,那么地球的白天和黑色确实是地球的自转所导致的。不过曾经著名的科学家奥柏斯提出了自己的看法,他认为如果我们的宇宙是静态的,那么我们的夜空就不应该是黑色的,而是明亮的,因为宇宙中的星星其实都是距离我们非常遥远的恒星,恒星是能够自己发光发热的天体,而光在宇宙中是以光速传播的。

光速大约是每秒30万公里,这个速度可以说是非常快,即使这些恒星距离我们非常遥远,但是只要时间足够,它们也一定能够达到地球上,虽然地球背对太阳的一面没有阳光的照射,但是其它恒星的光依然能够照射到地球背面,按照这个理论来看的话,那么地球就不应该存在夜晚,既然如此,那么为什么地球上还会出现夜晚,对此奥柏斯也给出了自己的解释,他认为光在宇宙中传播时,可能会被星际尘埃所阻挡,所以宇宙中的恒星光子并没有传播到地球上,这使得地球的夜晚还是黑的,不过即便如此,也不可能将所有恒星的光全部遮挡住,因为光能够折射和反射,来自四面八方的光子总有一些能够到达地球上。所以这个解释并不能够让人们信服。

不过这个谬论引发了人们对宇宙模型的深入思考,为了解开这个奥秘,科学家们也进行了多次研究,一直到宇宙膨胀理论被发现以后,才完美解释了这个问题,早在1922年的时候,苏联数学家亚历山大.弗里德曼基于广义相对论提出了弗里德曼方程,从理论上预言了宇宙可能处于膨胀或者收缩状态,为宇宙膨胀的理论奠定了基础,之后比利时天文学家乔治.勒梅特也独立提出了类似的观点,并且进一步提出宇宙起源于一个原始原子的爆炸,这是大爆炸的早期雏形。不过可惜的是,勒梅特的论文发表在了一家不出名的刊物上,没有引起当时人们的注意,而哈勃却成为了宇宙膨胀理论的奠基人。

在1914年的时候,哈勃实现了自己的梦想,来到芝加哥天文台学习和工作,1917年从这里获得博士学位之后,哈勃接到了加州帕萨迪纳威尔逊山天文台的邀请,从1919年开始,哈勃在加州威尔逊山天文台,利用胡克望远镜先后观测了包括仙女座、三角座在内的几个涡旋星系,测量它们到地球的距离。1923年10月他有了第一个新发现,这是仙女座星座M31星云中的一颗新星。他仔细地反复考察了过去在同一位置上,由其他天文学家也包括沙普利所拍摄的照片,辨认出这颗星是仙女座的一颗变星,于是,他利用勒维特的方法测量这个变星的距离。他发现这颗变星所在的M31星云与地球的距离竟然有百万光年之遥。

一开始,他对自己得到的结果表示怀疑,接着,他又考察了包括三角座在内的其他几个涡旋星系,发现这些星系也远远地越过了银河系之外,不仅如此,它们也像银河系那样,自身就拥有千百万颗恒星。这个观测结果表示,宇宙实际的大小要比我们想象的宇宙更大,银河系只是宇宙众多星系中的一个,这个说法颠覆了人类的认知,到了1929年的时候,哈勃利用帕洛玛山天文台5米口径望远镜,对过去发现的星系逐个做了重新考察,他发现,从遥远星系发出的光波波长都变长了,谱线都朝着红端移动,这无疑是多普勒效应在光波中的反应,称为红移现象,是光源在远离我们移动的结果。

多普勒效应是指当波源与观察者之间存在相对运动时,观察者接收到的波的频率会发生变化的现象,1842年,奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒在观察火车接近和远离时,发现火车汽笛声的频率会发生变化,由此提出了多普勒效应。通过分析恒星发出光的频率变化,天文学家可以确定恒星是在靠近还是远离地球,以及运动速度,进而研究星系的运动和宇宙的膨胀等。有了这个发现,哈勃激动不已,他利用光谱 “红移”量的大小,计算出遥远星系彼此远离的速度。经仔细研究,他发现了一个重要的规律,这就是“星系彼此远离的速度与它们之间的距离成正比”。后来他将这个发现称为是哈勃定律。而速度与距离的比值就是“哈勃常数”。

哈勃定律告诉了我们,宇宙中的星系都在加速远离我们,这其实和宇宙膨胀有关系,科学家通过哈勃常数和宇宙膨胀的速度来估算出宇宙的年龄,现在我们的宇宙大约是138亿年,根据哈勃定律,科学家计算出可观测范围宇宙半径是460亿光年,超出这个范围的天体人类是观测不到的,而且这个定律也解释了夜空为什么黑色的,由于宇宙膨胀速度超过了光速,所以导致星系之间相互远离,遥远星系发出的光经过红移之后,可能从可见光变成红外线灯不可见光,人眼是无法观测到的,夜空就显得非常黑暗。而且宇宙膨胀速度太快,在一定范围之外的星系,它们发出的光永远都不可能到达地球上。所以夜空才是黑色的。

这个结论对于人类来说其实并不是一件好事情,因为宇宙膨胀限制了宇宙中文明的发展,使得宇宙中的不同文明无法有效的交流和合作,即使我们知道银河系中有其它高级文明,但是我们无法飞到那里,这就大大限制了人类和其他文明之间的发展,而且随着宇宙不断的膨胀,银河系所在的本星系群最终也会分崩离析,未来银河系也会被撕碎,人类能够利用的资源将会变得越来越少,如果人类想要突破宇宙膨胀的限制,就必须实现超光速飞行,但是根据爱因斯坦的理论得出,任何有质量的物体都没有办法超越光速和达到光速,这就意味着人类可能永远都看不到可观测范围之外的宇宙空间,宇宙可能比我们想象的更大。

虽然现在科学家已经想到了一些能够超越光速的方式,但是这些方式都处于理论当中,想要实现它们是非常困难的,需要科学家用很长的时间去研究,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,人类能够在短短几千年的时间内站到地球食物链的顶点,这说明人类科技发展的速度很快,只要人类能够坚持不懈的努力下去,人类一定能够解开宇宙中更多的奥秘,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

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本人爱好天文,擅长写科学领域的文章