太阳把白天照的这么亮,为什么宇宙是黑色背景?
太阳把白天照的这么亮,为什么宇宙是黑色背景?
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对于题主的这个问题,简单来说,笔者认为其实是人眼对光感受的局限造成的。而看了一下目前已有的回答,感觉都有点似是而非,并没有讲清楚。所以不如让我们一起来理解一下这个问题并探寻可能的答案。放心,没有复杂的理论和公式啥的。
太阳为什么把白天照的这么亮?
当然啦。是太阳给了我们地球光和热,还有满满的保护!
太阳是一颗年轻的恒星,其内部不停的进行着永不止息的聚变反应,从而向四面八方释放出大量的能量。 太阳光就是这些能量的一部分,而正是太阳光照亮了地球!这就有点像在黑夜里打开的手电筒,里面射出的光可以照亮墙壁上的画,地上的椅子一样。
阳光到达地球,能接受到光的一面自然被照亮,成为白天,而没有被光照到的背面,就是黑夜。由于地球在自转,所以背光的一面慢慢会转到朝向太阳,于是黑夜过去,黎明到来。
这里有个细节其实应该注意:白天之所以这么明亮,很均匀,还有地球的大气层散射了太阳光的缘故。太阳光被大气层内的气体分子均匀的反射到各个方向(漫反射),使得天空变亮,而且没有被太阳光直射到的地方也变得明亮。这样的白天才是我们现在习惯的样子。
没有大气的星球,比如月球,即便朝向太阳的一面被照亮,看起来也没有地球上的白天明亮。看看下图,月球上的白天跟地球上的白天感觉完全不一样,这就是没有大气的漫反射的缘故。
而且在月球上,光明与黑暗的界线很分明,阳光没有照到的地方就是绝对的黑暗。不像地球,因为有大气的漫反射,即便没有被阳光直接照到,但是靠近白天的地方还是有朦胧的光,这就是晨曦和傍晚的由来。放在月球上,白天跟黑夜的交替可能转瞬间就发生了。
之前说太阳还在保护地球?是的,太阳用自己的光压和磁场撑起了一副巨大的保护伞,护佑着整个太阳系的各个星球,免于外太空狂暴的宇宙射线和流星陨石的破环。所以,太阳不但给了地球人类光和热,还时时刻刻“罩”着我们。咱们对太阳要有一颗感恩的心不是?
我们目前的宇宙观
根据现代宇宙起源假说(“大爆炸理论”),我们目前生存的宇宙源自于一次惊天动地,史无前例的大爆炸。爆炸发生在距今大约137忆年前,之后宇宙有一段黑暗世纪 —— 也许是宇宙最黑暗的一段日子 —— 整个宇宙没有一点星光,毕竟那段时间,星系还没有形成呢!后来宇宙继续发展,慢慢开始形成早期的星星,又发展出早期的星系。然后在暗能量的推动之下,宇宙开始膨胀,慢慢越变越大。直到在地球上,产生出了人类这样的智慧生物。
在目前我们人类的观测中,宇宙是无穷无尽的,其内包含的各种能量,物质比如星系等也是无穷无尽的,更不用说组成星系的一颗颗恒星以及围绕恒星运动的行星了,也是无穷无尽,数不胜数。比如下图的每一个点都代表着一个类似银河系的星系(图片来自斯隆数字巡天探测计划),而每一个星系又包含上千亿颗恒星(比如我们的银河系就包括大约1千亿到4千亿颗恒星)。
宇宙包含的恒星是如此之多,如此的无穷无尽。当我们在地球上,向夜空中的任一方向看过去的时候,视线所及都会碰到无数的恒星。比如下图,星星分布在一定的空间里面,如果我们只能观测到半径为R的区域,那我们能看到两颗发光的恒星。而在两倍半径的距离上,我们多看到了2颗星星,这样总共我们就看到了4颗恒星。以此类推,如果我们能看到无限远处(或者宇宙的边界), 我们就能在这个方向上看到无数的星星,塞满整个夜空。
对观察者来说,无数的星星叠加在一起,会让观测者觉得漫天都是星星, 不是吗?
宇宙真的是黑色背景吗?
如果整个天空都布满了星星,那为什么夜空还是黑色的呢? 这个是题主的困扰之处,相信也是很多读者的疑问,是呀, 既然星星会发光,而且漫天都是星星,为什么夜空还是黑色的呢?
这个问题,笔者在开篇就说了,我们的人眼看着夜空是黑色的,原因在于我们的肉眼感光能力比较弱,根本接受不到那些遥远星星发射过来的星光。接收不到足够的星光,在人眼里面自然就是黑色的夜空了。这很直观,是吧?我们在夜空中还是能够看到不少星星的,比如北斗七星,比邻星,甚至仙女座星系等一些更加遥远的天体。这些星星要么离地球很近,或者星光足够强,所以都能被我们人类的肉眼看到。
人类的肉眼看不到?那科学仪器和天文望远镜呢?它们能看到么?在它们的“眼里”,夜晚的星空是什么样的呢?来,这里上几张夜空图,有图有真相嘛!
上图是哈勃太空望远镜看到的宇宙星空。你看,在哈勃望远镜的眼里,夜空可不是漆黑一片哦,而是明亮,五彩缤纷的场景,分外的壮观美丽!有读者可能会问,图上不是还有很多黑色的区域么?是的,这些区域在这张照片上是黑色的,但是如果哈勃集中眼里,观测这些黑色的区域,一样也能看到无数的星系,星光和发亮的星云。哈勃太空望远镜有一个“超深场”的望远镜就是可以在这些黑色的区域看到更多的星星。
上面的动图清晰的展示了,在一片漆黑的星空区域里面,其实可以看到大量的星星。只要有好的精细敏感的设备,照样能够接受到来自这些区域的星光。
有人说,哈勃太高端了,那看看下面的图,是华为P30系列手机拍的夜空:
增加曝光量和曝光时间,加上防抖,你看,夜空中很多的星星都被拍下来了。所以夜空是黑色的,只是对人类的肉眼来说。如果换上感光更好的仪器设备或者就是普通的手机,它们看到的夜空肯定不是黑色的。
为啥“奥伯斯佯谬"不能用在这个场合?
“奥伯斯佯谬"就是由奥伯斯提出来,反对静态宇宙学说的一种诘问,“既然宇宙有无穷无尽的星星,为啥夜空还是黑色的?” 既然叫“佯谬”, 其实就是没有这个矛盾,所以才叫“佯谬” —— 佯攻,就是“假装”攻击是吧?如果真有难以解释的矛盾,那就应该用“悖论”这个词了。
如果我们的宇宙是静态宇宙的话,也就是没有大爆炸和宇宙膨胀的特征,一直维持目前的不变化状态,经过很长时间之后,整个宇宙确实应该到处都是亮堂堂的,毕竟光已经在宇宙内部传遍了。但是,目前我们人类才开始观测宇宙没有多长时间,有些来自遥远恒星的光根本还没有到达地球,我们又如何能看到?这也是除肉眼太弱之外的另外一个因素来解释为啥夜空看起来是黑的。
好了,我们对这个问题的理解和探寻答案的历程就到这里吧。相信聪明如你,已经有了自己的答案了。如果有不解之处,或者更天才的想法,欢迎留言讨论。
关注我,了解尖端科学,品味宇宙的神奇。
2020-06-28 11:12:22 -
解释如下:
太阳光进入地球大气层后,其中的蓝光会让氧气和氮气等分子象发光小球那样360度散射,自然有射向你的散射光。所以你看到的天空是蔚蓝的。地上万物对太阳光的反射也让大地一片光明。所以白天我们上下左右都是亮的。
假设没有大气层,既在天空是真空的状态下,我们只能通过反射光看到地上万物,却看不到天空中有任何光线,因为没有分子可以散射出朝向我们的太阳光。所以虽然有射向地球各个地方的太阳光我们却看不见。所以从地平线开始天空都是黑色的,太阳被一片黑暗包围。
月亮便是如此。更远宇宙里星体与星体之间也是如此。
2020-06-29 08:05:11 -
宇宙是黑色背景,这个观测上铁的事实证实了现代宇宙学上的三个关键问题。
一是宇宙的空间尺度是有限的。
二是宇宙的时间尺度是有限的。
三是宇宙是向外膨胀着的。
我们知道,天上的星星绝大多数都是像太阳一样的恒星。
恒星通过核聚变产巨大的能量,每时每刻都在向宇宙空间发射耀眼的光芒。
我们的太阳是一颗普通的恒星,但是仅这一颗,就足以把地球向阳面的天空照耀得亮堂堂一片。
而地球的夜空则是对着数不清的恒星。
仅仅银河系就有着2千亿~4千亿颗恒星。
在我们所能观测到的宇宙空间范围,至少有上万亿个像银河系一样规模的河外星系。
也就是说在可观测宇宙中至少有几千万亿亿颗恒星。
并且如果宇宙是无限的,那么就意味着恒星的数量也应该是无限多的。
无限多的恒星占据着有限面积的夜空,应该占得满满的没有一点儿间隙才对。
天穹上满满的恒星没有一点儿空隙应该全天都像太阳一样亮堂堂的才对。
那么为什么在我们看来,地球的夜空(也就是题主所说“宇宙的背景")却是黑的呢?
如果更深一层的设想,假设是宇宙空间的尘埃挡住并吸收了远处恒星的光芒。
并且宇宙在时间上也是无限(没有起点)的话。
那么宇宙尘埃在经过无限久时间的星光照耀后,其温度一定会升高至与恒星一样,因此尘埃也会像恒星一样发出耀眼的光芒。
其结果同样是满天像太阳一样的充斥着耀眼光芒。
但为什么地球的夜空是黑的呢?
这就是著名的“奥伯斯佯谬"
现代宇宙学很好地解释了奥伯斯佯谬。
现代宇宙学认为,宇宙起源于138亿年前的大爆炸,之后宇宙一直在膨胀,因此
①恒星的光芒在时间上有一个起点,有限的时间使宇宙尘埃无法加热至发出强光程度。
②宇宙的空间尺度有限,现阶段可观测宇宙的空间范围是直径930亿光年,在这个范围内恒星的数量也是有限,有限的恒星填不满夜空的每一个角落。
③因为宇宙在加速膨胀,哈勃半径以远的空间膨胀速度已经超过了光速,从那以外的星光永远也到不了地球。
④根据啥勃定律,远离的光线会发生红移,距离越远红移值越大,红移会导至光线能量降低。
所以宇宙的背景是黑的!
谢谢邀请。
2020-06-28 03:02:21 -
赤橙黄绿青蓝紫,他们都没有吸光性能,要么反光,要么折射光,唯独黑色吸光,没有反射,吸光效果最好,所以宇宙中背景黑色,没有那种光,不会被黑暗吞吃,光的效果无法在黑暗中体现,太阳能板,如果换成别的颜色,吸光效果就会差很多的,只有黑色效果才最好,宇宙黑暗底色,有吸光效果,所以他永远都是黑暗的,如果宇宙底色全是光亮的,人类就会灭亡,黑暗才是给予人类真正的生命力量,没有黑暗,就没有人类,我们对任何颜色都不会畏惧,但黑暗我们就会有畏惧心里
2020-06-27 20:32:10 -
你的手电筒很亮,所谓的“亮”是因为反射到你眼睛里的光很多,你照白色墙壁,会感觉很亮,如果你照黑色的纸就感觉没那么亮。太阳是个大功率手电筒,它照向地球,然后地球上的物质反射太阳光,所以明亮。太阳光照地球的同时,也照到地球以外的其他地方,可是我们却感觉黑,那是因为太阳光照不到东西,照不到东西就不会有反射,没有反射,光就继续长途奔袭,没有反射,你就什么也看不到,所以就黑(或者到很远的地方才有反射,但是你的眼睛已经看不到这个很暗的反射光了)。好了,这是我的理解,仅供参考。
2020-06-28 10:25:03 -
你的手电筒很亮,所谓的“亮”是因为反射到你眼睛里的光很多,你照白色墙壁,会感觉很亮,如果你照黑色的纸就感觉没那么亮。太阳是个大功率手电筒,它照向地球,然后地球上的物质反射太阳光,所以明亮。太阳光照地球的同时,也照到地球以外的其他地方,可是我们却感觉黑,那是因为太阳光照不到东西,照不到东西就不会有反射,没有反射,光就继续长途奔袭,没有反射,你就什么也看不到,所以就黑(或者到很远的地方才有反射,但是你的眼睛已经看不到这个很暗的反射光了)。好了,这是我的理解,仅供参考。
2020-06-28 10:25:03 -
地球有大气层,宇宙是真空的,无传播介质,所以看起来是黑的
2020-07-04 16:33:28 -
因为太阳离我们近,只有8光分。这么近的距离上就有一颗恒星,朝向太阳的那一侧当然亮得很。
而背向太阳的那一侧,离我们最近的恒星都有半光年。这个距离是太阳离我们距离的200万倍。其他恒星更加远得没谱儿。它们发出的光,对于地球来说就是萤火之光。
2020-07-07 16:34:27