为什么晚上天空是黑的?

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为什么晚上天空是黑的?

今天,我们将尝试回答本文标题中提出的一个看似简单的问题。下面就来详细说说夜黑佯谬吧!

内容

为什么黑暗的天空被认为是个佯谬?

您可能会想:“有什么好讨论的?晚上的天空是黑的,因为太阳落下了!”。但想想星星。

我们的银河系包含100到4000亿颗恒星,可观测的宇宙包含100到2000亿个星系。至少可以说,这是非常多星星!再加上一个假设:我们的宇宙实际上可能是无限的。您选择看的任何一小块天空都应该包含无数的星星,所以夜空应该是耀眼的明亮。

然而,事实上,情况并非如此。这种差异被称为奥伯斯佯谬(Olbers paradox),我们将在几分钟内解决它。

奥伯斯佯谬的具体内容

夜黑佯谬的提法通常归因于德国天文学家海因里希·威廉·奥尔伯斯(Heinrich Wilhelm Olbers)。 然而,许多其他名人,包括约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)和埃德加·爱伦·坡(Edgar Allan Poe),也为解决这个问题做出了贡献。这是奥伯斯佯谬的内容:

如果宇宙是无限的,其中有无数颗星星,那么整个天空应该被星星覆盖。我们应该能够在我们所看的任何方向看到一颗星星,所以夜空应该是明亮的。那为什么天空是黑的?

为了更好地理解奥伯斯佯谬,请想象自己在茂密的森林中。无论您往哪里看,您都会看到一堵没有空隙的“树墙”。它只是一片森林,它会是很大的,但绝不是无限的。现在试着把这个类比扩展到一个充满星星的无限宇宙!

奥伯斯佯谬的可能(但错误的)解决方案

几个世纪以来,人们多次尝试解释黑暗夜空的令人费解的现象。让我们考虑其中的一些解释并排除它们。

宇宙中的恒星是分形分布的,而不是均匀分布的

为什么这是错的: 这个假设可能会解释奥伯斯佯谬,但现代天文数据不支持它。宇宙好像是完全各向同性。

宇宙中的恒星数量是有限的

为什么这是错的: 即使宇宙中的恒星数量有限,这个数量仍然是巨大的,足以照亮整个夜空。

我们看不到一些星星,因为它们太远了,因此太暗了

为什么这是错的: 让我们将无限的宇宙分成均匀的球形层,以地球为中心。如果一层包含一定数量的恒星,那么由于宇宙的同质性,距离地球两倍的层将包含四倍多的恒星。然而,根据平方反比定律,从地球上观察时,更远一层的恒星也会四倍暗。这意味着每一层的总亮度将是相同的。因此,无论距离多远,每一层恒星都会产生相同数量的光。结果,天空将被均匀照亮。

太空中充满了星际尘埃,它阻挡了遥远恒星的光

为什么这是错的: 星光不可避免地会加热尘埃。根据能量守恒定律,尘埃很快就会开始重新辐射吸收的光,并像星星一样闪耀。

奥伯斯佯谬的最佳解决方案是什么?

有两个主要因素可以解释夜黑佯谬。由于它们,我们在夜空中的星星之间会看到空间。

  • 1。 宇宙有年龄

我们的宇宙大约有138亿年的历史。光需要时间来传播,所以我们只能观察到距离我们138亿光年的物体,不能更远。由于宇宙的大小是无限的,许多恒星和星系对我们来说是不可见的,因为它们的光还没有到达我们。

  • 2。 宇宙一直膨胀

宇宙的膨胀是埃德温·哈勃(Edwin Hubble)在1929年发现的。他看到来自遥远恒星和星系的光“伸展”,因为它们迅速远离我们。这种现象被称为“红移”:当光增加其波长并向电磁光谱的红端移动时,就会发生这种现象。非常遥远物体的光波被拉伸得如此之大,以至于它们变成了红外线。人眼看不到红外光,因此我们看不到非常遥远的恒星和星系。

总之: 无论您在天空中看哪里,都有一颗星星或星系。但是您看不到它们中的许多,因为它们的光尚未到达我们或已转移到红外光谱中。这就是为什么夜空在人眼看来是黑的。

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