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夜空为什么是黑的 夜空为什么是黑色的

编辑:zhf 时间:1970-01-01 08:00:00 浏览量:

夜空是黑色,这个是基本的观察常识,大家心里都非常清楚这一点,但是用科学的理论来解释,其实并没有那么简单,作为一个自然现象,必定会用科学的方法来解释,下面给大家分享夜空为什么是黑的详细的科学解释。

一看到这个标题,你一定以为我——不是沉浸在儿童版《十万个为什么?》不能自拔,就是已经被科普整成脑残,问出如此这般连幼稚园的小盆友都会抢答的问题。

但我要说的是,你怎么看待我并不重要,重要的是,这个问题的答案竟然能够暗合著名的宇宙大爆炸理论!

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这是真的吗?到底怎么一回事?

还是回到原点,先来说说「夜空为啥是黑暗的?」

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这不简单嘛,你会一本正经地解释: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。

我马上就会反问: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?

聪明伶俐的你立马堵住窟窿: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。

我步步紧逼:不对吧,夜晚没有太阳,可还有皎洁的月光和闪耀的星光呢!

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你却不甘示弱:月有阴晴圆缺,跟阴天下雨,都看不到月亮。至于那点星光,不是被雾霾了,就是被光污染了。再说,就算跑到地球最干净的地方去看星星,最多用肉眼只能看到3000多颗,而绝大多数恒星离我们都太远了,根本看不到。

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我还是不依不饶:尽管我们可观测宇宙是有限的,但大宇宙是无限的,拥有的恒星也是无数个,所有恒星的星光加在一起,就应该亮如白昼,不是吗?

你还是没有被说服:星光相加的效果的确有,不过——还是不可能亮如白昼。

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我步步为营:可是你别忘了,宇宙无限,恒星无数!无穷无尽的星光相加起来就应该亮如白昼。这就像我们跑到原始森林结果迷路了,无论朝哪个方向看,都被树木包围了,挡住了视线。

你反问道:那又怎样?!

我微微一笑:那我们就用数学来说话——

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按照这张图里给出的现成算式,R表示观测星空壳层的距离,△R表示星空壳层的厚度,N表示恒星分布密度,R宇宙表示宇宙的半径……

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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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你也微微一笑,直指星空:不管怎么算,这个结论就是不符合观察事实,事实胜于数据和诡辩。

我笑道:这的确是个问题——一个好大的问题。

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事实上,这个问题就是科学史上著名的【夜黑佯谬】或者叫【光度佯谬】。

因为是由19世纪德国天文学家奥伯斯提出的,所以又叫【奥伯斯佯谬】。

既然叫佯谬,也就是佯装这是个谬误。科学中的佯谬/悖论都是科学家们提出的疑难问题,不断提出、研究、最终解决佯谬——这就是科学研究的路径。

有趣的是,最早解释这个佯谬难题的,不是奥伯斯本人,也不是别的天文学家,而是文坛巨匠爱伦·坡——

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一个怀揣着黑暗宇宙观、度过黑暗人生的人,恰巧解释了夜黑佯谬。

他在哲理散文诗《我发现了》里头这样解释:

星若无穷尽,天空将明亮。仰望银河,君可见背景片片无点状?夜空暗黑,原因仅此一桩。光行万里,发于恒星之初创。抵达地球未及时,只因路遥道太长。

按照他的解释,无数星光之所以没有把夜空变得亮如白昼,是因为距离太遥远,星光尚未能到达地球。事实上,这种解释正好暗合了宇宙大爆炸学说。

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根据大爆炸理论,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。

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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。

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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。

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现在你明白了吧,千万别把「夜空为什么是黑暗的?」当成小儿科问题,简单背后往往都藏有大玄机。

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