【天空】宇宙中那么多恒星,为什么没有太阳的照射天空就黑了?
在满是星星的夜空下 , 如果有人问你 , 夜空为什么是黑色的?你可能会脱口而出 , 是因为太阳落山了 , 夜半球的人不再受到阳光的普照 。这好像是每个人都知道的答案 。
那么 , 如果他继续追问 , 既然夜空繁星满天 , 这其中不乏比太阳更大、更亮的恒星 , 为什么却照不亮头顶这片天?你该如何回答 。这个问题看似简单 , 却是天文学中一个著名的问题 , “奥伯斯佯谬“ 。
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1923年 , 德国天文学家奥伯斯首次提出 , 对于一个静态、均匀、时间和空间均无限的宇宙模型而言 , 黑夜应当和白天一样亮 , 但是现实的夜晚却是黑的 。这种理论与现实的矛盾也被称为了 “奥伯斯佯谬” 。
当然 , 奥伯斯并不是这一问题的首个发现者 , 类似的想法开普勒在17世纪就曾提出过 , 哈雷彗星的发现者爱德蒙·哈雷也曾思考过这个问题 。
据计算 , 整个宇宙有将近1700多亿个星系 , 如果按照人们曾经所认为的宇宙模型那样 , 只要时间足够 , 恒星发出的光必然能够抵达地球 。这样的话 , 即使在夜晚 , 天空也会和白天一样明亮 。
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然而 , 事实却并不是这样 。天文学家曾尝试为“奥伯斯佯谬”提供多种解释 。开普勒曾提出 , 宇宙中存在一堵黑暗的墙 , 遮住了一切远方的光 。哈雷也曾发表 “越遥远的恒星光线越弱 , 而且会被更近的恒星遮挡 , 所以不会给夜空贡献什么光亮 。“这样类似的看法 。
瑞士天文学家夏西亚科斯认为 , 挡住遥远恒星的并不是一堵黑暗的墙 , 而是宇宙中存在大量能够吸收光线的星际间介质 , 如气体、尘埃和等离子体等 。这个说法看似比之前的解释更要靠谱得多 。
【【天空】宇宙中那么多恒星,为什么没有太阳的照射天空就黑了?】
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但是 , 它却仍然不能成立 。根据热力学第一定律和辐射转移方程 , 那些尘埃和气体在吸收光之后 , 温度会越来越高 , 只要时间足够长 , 就会和恒星一样热 , 以至于自己发出光 。
因此 , 如果按照宇宙是均匀无限的模型 , “奥伯斯佯谬”就无法解释的通 。因为均匀无线的宇宙也就意味着无限多的恒星 , 周围的物质也会被加热到和恒星一样 , 传递到地球的光线更是不会少 。这也是第一次天文学家对于恒稳态的宇宙模型提出挑战 。
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现在对于这个问题给出的解释一般有以下几个原因:
宇宙并非无限大 , 并且处于不断膨胀中 。根据大爆炸理论和目前所测得的哈勃常数 , 一般认为宇宙诞生于138亿年前的宇宙大爆炸 , 并且一直膨胀至今 。
根据哈勃定律 , 越遥远的星系退行速度越快 。因此天文学家推测 , 一些星系的退行速度甚至超过光速 , 因此它们所发出的光并不能到达地球 。
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另外 , 宇宙膨胀不仅对辐射光源会产生影响 , 也会对辐射本身产生影响 , 这就是我们说的宇宙微波红移 。越遥远的光到达地球时 , 其波长比起发出时的波长增长得越多 。当遥远恒星的光线到达地球时 , 其波长已经红移到肉眼看不见的红外区或微波区 , 不能再对夜晚的天空做贡献了 。
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