太空漆黑一片!为什么太阳能照亮地球,却完全照不亮宇宙呢?

娱乐小趴菜 2023-09-17 08:27:39

无论是仰望夜空,还是惊叹于网络上绚丽的宇宙照片,你会发现两者并没有太大的区别:都是漆黑深邃的太空,点缀着明亮的星星、行星或宇宙飞船。

那你有没有想过,为什么宇宙漆黑一片?为什么宇宙不是五彩斑斓的,比如就像地球上白日里的蓝色天空一样?

1720年,英国著名天文学家哈雷提出这个问题:宇宙中的星星不计其数,银河系就有成百上千亿颗恒星,因此,无论往那个方向看去,天空都应该是明亮的,但为什么天空一片漆黑呢?

后来法国人乔梭和德国人奥伯斯重新提出了这个问题,还给出了自己的答案,因为奥伯斯对这个问题研究最深入,因此后人把这个问题称为奥伯斯佯谬。

奥伯斯提出的答案是,星际空间中存在吸光的物质。这当然是错误的,因为能量是守恒的,不管是什么物质,吸收能量之后,最终一定要把能量释放出来,吸收能量会导致温度上升,最终把能量辐射出来。

宇宙看上去一片漆黑的原因之一在于,宇宙是什么都没有的“真空”。我们之所以能看见光,是因为光进入了我们的眼睛。光线本身并不可见,只有当它遇到了物质产生反射或折射,才能让我们看到光亮。

如果我们的眼睛前是一片真空,那么即使有一束光从我们的眼睛前穿过,它也无法通过与微粒的碰撞而散射进入我们的眼睛,我们也就无法看到它,在我们眼前依旧是一片漆黑。

那么地球上有什么物质可以反射太阳光呢?最主要的就是大气层和地表。大气层是包裹着地球的一层气体,它由很多分子组成,比如氧气、氮气、水汽等。

当太阳光穿过大气层时,会被这些分子散射,也就是改变方向。散射的光线会形成一种蓝色的背景,这就是我们看到的天空。同时,散射的光线也会照亮地球上的其他物体,让我们看到各种颜色和形状。

而地表上的陆地、海洋等,在经过太阳照射时,会被反射或折射,让我们看到地表上的各种景象,如蓝天、彩虹、海市蜃楼等。但是在宇宙中,并没有过多的物质来反射或折射阳光。

从宇宙大爆炸理论上来讲,其一,由于宇宙在不断地膨胀,以我们为观测者,在可观测宇宙的边界,天体正以光速远离我们,对我们而言,它们的光线永远无法到达这里,因此,我们看不到这些天体的光。

二是辐射红移,由于宇宙在膨胀,离我们越远的天体,正在加速远离我们,由于多普勒效应,这会导致远处的天体发射的光子往长波方向移动,即我们观测到的远方的天体的光子波长增加,频率变小,即能量在变小。

因此,实际上我们只能观测到有限的天体,接受有限的天体的光线,这些光线能量还在减小,所以,我们的夜空并不是明亮的,而是黑暗的。

尽管如此,但2021年发表的一项研究表明,宇宙可能并没有我们想象的那般漆黑。基于NASA的旨在探索冥王星和柯伊伯带的新视野号任务,研究人员已经可以在不接受太阳的光线干扰的情况下去观察太空了。

研究团队在筛选新视野号拍摄的照片后,减去来自已知恒星、银河系和可能星系的所有光线,左后他们发现宇宙的背景光仍旧比预测的亮两倍。

此外,宇宙中除了可见光之外,还存在其他的电磁波段。如无线电、红外、紫外、伽马射线等等,这些非可见光的辐射,我们用眼睛是无法看见的,需要借助科学仪器才能检测出来。

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