奥伯斯悖论: 晚上为什么是黑的?

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你有没有想过为什么夜空是黑暗的?毕竟,宇宙中有无数的星星,它们的光芒难道不应该让天空闪耀吗?这个被称为奥尔伯斯佯谬的问题已经困扰了天文学家几个世纪。虽然答案乍一看很简单,但这个悖论的真正解释却揭示了有关我们宇宙本质的令人惊讶的事实。

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。

这一神秘悖论以德国天文学家海因里希·威廉·奥尔伯斯 (1758-1840) 的名字命名。请继续阅读:我们将在几分钟内解决这个悖论!

奥伯斯佯谬的具体内容

这就是奥尔伯斯佯谬的简单描述:

如果宇宙是无限的,而恒星在其中均匀分布,并且数量同样是无限的,那么整个天空应该被恒星填满。在夜空的任何一点,我们都应该能看到一颗恒星,这意味着天空应该是明亮的。那么,为什么夜空却是黑暗的呢?

Dense forest
茂密的森林,树木之间没有空隙,仿佛是一个充满星辰的宇宙。

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

Inverse square law
无论星星距离我们有多远,它们发出的光的总和应该使得天空均匀明亮。

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。

解决奥尔伯斯悖论:揭开秘密

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
Edge of observable Universe
宇宙的年龄使我们只能看到距离我们一定距离的物体。

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
Universe's expansion
由于宇宙的膨胀,恒星的光被“拉伸”并转移到我们无法看见的光谱区域。

1929年,埃德温·哈勃发现宇宙正在膨胀,因此来自遥远星系的光在它们远离我们的过程中被“拉伸”。这一现象被称为红移,它使光的波长增加,并将光谱向红外区域移动。人眼无法感知红外辐射,因此非常遥远的恒星和星系对我们来说是不可见的。

因此,夜空的黑暗可以用时间和空间的限制以及人类视觉的特性来解释。

黑暗天空悖论:总结

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。想要探索那些可以看见的星星吗?使用Sky Tonight应用程序实时查找天空中任何亮点的名称!

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