夜空为什么是黑色的?为什么夜空是黑色的

发布网友 发布时间：2023-07-02 00:51

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热心网友 时间：2023-07-10 05:02

夜空是黑的，这是一个基本的观测常识。这个大家都很清楚，但是用科学理论解释就没那么简单了。作为一种自然现象，必须用科学的方法来解释。下面是夜空为什么是黑色的详细科学解释。


你一看到这个标题，一定觉得我的——要么是沉浸在儿童版《十万个为什么？》里，要么是已经被科普彻底脑残了，问出这样连幼儿园的朋友都会抢着回答的问题。


但我想说的是，你怎么看我并不重要。重要的是这个问题的答案居然和著名的宇宙大爆炸理论不谋而合！


是真的吗？/你不说。到底是怎么回事？


让我们回到原点。先说“夜空为什么是黑的？”」


不简单，你会认真解释：因为地球自转，所以变成了一个黑暗的世界，晚上没有阳光。


我马上会问：但是在月球上，不管有没有阳光，阿波罗宇航员在月球上看到并拍摄到的天空都是黑色的。你怎么解释？


聪明的你马上把洞堵上：因为月球上没有大气，但地球上有。白天，大气散射太阳光，所以有日光。夜晚，没有阳光散射大气，所以天空看起来很暗。


我一步一步按下去：不，晚上没有太阳，但还有皎洁的月光和闪亮的星星！


但你也不甘示弱：月圆人圆，阴天下雨看不到月亮。至于星光，不是雾霾就是光污染。况且就算去地球上最干净的地方看星星，肉眼最多也只能看到3000多颗星星，而且大部分离我们太远，根本看不到。


我还是很坚定：虽然我们的哈勃体积有限，但是宇宙是无限的，有无数的恒星。所有星星的星光加在一起，应该亮如白昼，不是吗？


你还不服气：星光相加的效果确实存在，但是——还是不能亮如白昼。


我按部就班：但是别忘了，宇宙是无限的，有无数的星星！无尽的星光应该像白天一样明亮。就像我们跑到了原始森林，迷路了。无论我们朝哪个方向看，我们都被树包围着，挡住了我们的视线。


你问：那又怎样？


我笑了：那我们就用数学来讲——吧。


根据这张图给出的现成公式，R代表观察星空外壳的距离，R代表星空外壳的厚度，N代表恒星的分布密度，R代表宇宙的半径.


如果宇宙是无限的，宇宙的半径也是无限的，那么就得出总亮度应该是无限的。也就是说，在地球上从各个方向看星空，星光的亮度都趋于无穷大，所以夜晚应该和白天一样亮。


你也笑着指着星空：不管你怎么算，这个结论就是不符合观察到的事实，总比数据和诡辩强。


我笑了。这确实是个问题。——好大的问题。


这个问题其实就是科学史上著名的“夜黑悖论”或“光度悖论”。


因为它是由德国天文学家奥尔勃斯在19世纪提出的，所以也被称为[奥尔勃斯悖论]。


既然叫悖论，那就假装是谬论而已。科学中的悖论/悖论都是科学家提出的难题。它们被不断地提出、研究并最终得到解决。这就是科研之路。


有趣的是，首先解释这个悖论的不是奥尔勃斯本人或其他天文学家，而是文学巨匠爱伦坡——。


一个用黑暗的世界观过着黑暗生活的人，恰好解释了夜暗的悖论。


他在哲学散文诗《我发现了》中解释了这一点：


如果星星没有尽头，天空就会明亮。仰望银河，可以看到没有点的背景斑块？漆黑的夜空，只有一个原因。光穿过万里，从星星的起点开始。我们没有及时到达地球，因为路太长了。


按照他的解释，无数星光之所以没有让夜空亮如白昼，是因为距离太远，星光还没有到达地球。其实这个解释和BIGBANG的理论不谋而合。


根据大爆炸理论，宇宙始于138亿年前的大爆炸。我们目前的观测范围最多只能追溯到宇宙的婴儿期。看到大爆炸的余晖，，是宇宙微波背景辐射，人眼看不到。


这是以太阳系为中心的哈勃体积，外侧是——观测边界的大爆炸余晖。


也就是说，宇宙在时间上是有限的，这也*了我们空间观测的范围。我们的哈勃体积不是无限的，而是有限的。


此外，宇宙的膨胀在加速，产生的红移效应也使得所有从遥远星系飞向地球的光线都向长波和低频谱线移动。也就是说，星光变弱了。毫无疑问，这种红移效应增强了夜暗的效果。


当然，如果人类有COBE卫星的眼睛，能看到微波，我们看到的夜空确实亮如白昼，所以不是现在漆黑的夜空。


现在你看，不要把“夜空为什么是黑的？”“作为一个儿科问题，简单的背后往往隐藏着一个很大的玄机。