为什么夜空是黑色的?一个简单的问题却暗藏着宇宙的秘密
这个世界上有白天也有黑夜。古代人不知道为什么会有昼夜,但对于现代人来说,我们都知道有昼夜是因为地球的自转。
(资料图片仅供参考)
我们看到的日出日落也是由于地球自转。当太阳转到地球的另一边时,黑夜在我们这边,白天在对面。白天和黑夜是两种完全不同的风景。白天,我们看到的天空是蓝天白云,非常美丽。
但是夜幕降临后,蓝天白云消失,除了闪烁的星星,整个天空的背景都是黑色的。对于昼夜不同的颜色,很多人可能觉得很正常,没有什么值得探究的。但是对于一些聪明人来说,他们想得远比普通人多,会去想普通人觉得很正常的事情。
我相信古代有少数人意识到地球之外还有更广阔的空间,他们也想过为什么白天天空是蓝色的,晚上是黑色的。如果地球外有空间,哪种颜色才是真正的宇宙背景色?
在古代,人们想象地球球体之外的宇宙像天堂一样存在,这是一个非常美丽的世界,所以许多古代人认为宇宙的颜色在白天比地球的颜色更美丽、更耀眼。但是随着人类文明的发展,进入科技时代后,我们终于明白,黑色是宇宙固有的颜色,我们晚上看到的漆黑的天空才是宇宙真正的颜色,并没有古人想象的那么美好。
相信很多朋友都知道为什么白天天空是蓝色的,在这里简单解释一下。众所周知,大气层是不可能自己发光的,它的光来自太阳,太阳把它送到地球。阳光是一种复合光,穿过大气层后通过折射使整个地球表面变亮。如果只是折射给了地球一天,那么我们看到的天空应该是由多种颜色组成的多彩天空。但是我们看到的天空只有蓝色。这是怎么回事?
其实这是一个光荣的现象,解释起来比较麻烦。简单来说就是大气中的各种气体分子散射太阳光,使得太阳光中的蓝紫光散射扩散到整个大气中。之所以气体分子对蓝光和紫光的散射能力更强,而其他颜色的光却不出现,是因为不同颜色的光波长不同,光的波长越短,散射就会越强。蓝紫光是短波,比较容易散射,所以可以看到蓝天。
当然,我们现在都知道,宇宙的颜色并不美丽,而是像我们的夜空一样黑暗。只有夜幕降临,才能看到宇宙的本来面目,那么为什么宇宙的背景是黑暗的呢?
相信很多朋友都知道,宇宙中有无数的恒星,而恒星本身就是光源,向整个宇宙发出光辐射。那宇宙应该很亮,为什么是黑的?关于这个问题的思考,1823年,德国天文学家海因里希·奥尔勃斯在观察宇宙很长一段时间后提出了这个问题,这个问题对后世影响很大,困扰了科学界200多年。
奥尔勃斯认为,如果宇宙是一个有无数恒星的稳定空间,无论你从哪个角度看宇宙,你都会看到发光的恒星和天体。天体之间的空间应该像白天一样明亮。为什么现实如此黑暗?
这个时候很多朋友可能会说这个问题太简单了。是因为宇宙中天体之间的距离非常大,平均超过几光年。在这几光年的空间里,有大量的宇宙尘埃。大部分光被宇宙尘埃和星际物质吸收,未被吸收的光子非常微弱,导致整个宇宙和整个夜空都是黑色的。
那么这个解释对吗?如果你这么简单地想,那你就错了。这个解释没有找到问题的本质。我们都知道能量守恒定律。宇宙中的能量不可能无缘无故消失。宇宙尘埃和星际物质吸收的能量必然会再次释放。越吸收越释放。所以恒星发出的光子在固定的空间是不变的,不会因为星际物质的大量存在而消失。
所以星际物质吸收光子导致宇宙黑暗的解释是不正确的。那么真正的原因是什么呢?海因里希·奥尔勃斯提出这个问题后,许多科学家也思考过这个问题。当时,大多数人认为物质吸收了星星的光,导致天空变黑。
然而,这种解释也很快被科学家拒绝。能量守恒定律的存在告诉我们,这个解释是不正确的。当科学家们不知所措时,一位著名的天文学家有了一个伟大的发现,那就是埃德温.鲍威尔.哈勃。
这位天文学家相信大家都会熟悉,他提出了宇宙膨胀理论。1929年哈勃观测河星系时发现,星系之间的距离是相互远离的,星系之间的距离与离地球的距离成正比,即星系离我们越远,离我们越远的速度越快。
这一发现证明宇宙正在膨胀加速。这一发现被称为哈勃定律。哈勃定律也是大爆炸理论的基础。据观察,宇宙正在迅速膨胀。因此,科学家认为宇宙可能诞生于一个奇点大爆炸,大爆炸之后,通过不断的膨胀,有了现在的规模。
哈勃定律的出现使科学家们找到了“奥尔勃斯悖论”的突破口。有了宇宙膨胀理论,宇宙为什么黑暗的问题就可以很好的解释了。恒星发出的光在宇宙周围扩散,但由于宇宙在迅速膨胀,光子的速度和宇宙的膨胀速度产生红移现象。
红移降低了亮度,即使光子到达我们这里,也变成了肉眼无法直接看到的可见光。所以,在人类的肉眼世界里,天空是黑的,宇宙是黑的,但实际上,如果我们用天文望远镜观察某个星空,你会看到美丽的景色。在望远镜的镜头下,无数的星星在不停地闪耀。
宇宙的加速膨胀给了我们哈勃体积范围的概念。因为在一个足够远的地方,宇宙膨胀的倒退速度超过光速,这个位置的恒星发出的光子速度小于倒退速度,所以光永远无法到达地球,我们的天文望远镜也无法观测到。
所以,在肉眼世界里,天空是黑的,宇宙是暗的,但真实的宇宙背景不是黑的,而是一个亮的世界。为了看清宇宙的本来面目,我们需要使用强大的天文望远镜。只有在这个时候,你才能看到天空中的“光”。
每一条射线都是一颗恒星或者一个星系,说明宇宙中星系的数量有多大。这是一个很难用数字来描述的数据。只有看到天空中的这些“光”,才能明白地球和人类是多么渺小,在一望无际的星空中,不知道有多少像人类一样的智慧文明仰望星空,在想:为什么夜空是黑色的?
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