爲什麼太空是黑色的?

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這個問題曾經牽扯出一個讓世界喋喋不休討論的一個“騙局”。那就是美國登月是否是騙局。



其中有一條就是,為何美國宇航員登月,按理說沒有大氣阻隔,更容易觀測星空,為何背景下的“夜空”沒有璀璨星空,只有地球。很多人猜測是人為拍攝的。


其實不然,你在地球白天能看到星星嗎?相對月球上看到的黑夜,其實是認知的錯誤。那也是月球的白天。試問,白天如何看到星星?或許你會說,你怎麼知道是白天?很簡單,由於地球對月球的潮汐鎖定,月球永遠都是一面對著地球。人類登陸的都是對著地球的這一面(光照面),背面從未踏足過暗面。

那麼問題來了,為何月球白天會看上去像黑夜,其實就是這個問題所在,宇宙為何會是漆黑的。

其實都是眼睛欺騙的,人類之所以能看到物體,是由於光線的反射入眼成像。


之所以地球白天到處都是亮的,是因為地球有大氣,大氣會對光產生散射作用,通俗點來講,就是進入地球的光在反射下又射入天空再折回來,我們就看到了一個明亮的天空和白雲朵朵。

而月球不同,照射月球的光在沒有大氣的情況下,直接反射入宇宙空間,再也沒有回來,沒有了光線入眼,只能是漆黑,就像你閉眼,沒了光線入眼,你除了漆黑能看到什麼。


宇宙也是如此,廣袤無垠的宇宙空間是何其大,光線從誕生那一刻開始,就直接延著宇宙深處去了,沒有任何阻擋,就算遇到一些天體阻擋返回,但是距離太過於遙遠,超出人類的視力範圍,也就看不到,所以都是漆黑一片的。

一句話,沒有光的反射入眼,你什麼都看不到。除了黑。


良良引力波


題主的這個問題兩百年前就有人提出過,它被稱為奧伯斯佯謬,以天文學家奧伯斯的名字命名。距離我們越遠的恆星,看起來越暗,亮度和距離遵循平方反比定律,即距離增加一倍,亮度減弱兩倍。另一方面,距離越遠,恆星也會越多,這也遵循平方反比定律。因此,結合這兩種關係,我們應該會看到天空佈滿了密密麻麻的恆星,但實際天空卻是黑的,這究竟是為什麼呢?

其實在假設太空是明亮的時候,就已經等同於假設宇宙是無限大的、存在了無限長的時間、並且還是靜態的、非常均勻的。只有滿足這些條件,太空無論在哪個方向看起來才都是明亮的。對此,奧伯斯他提出了一種解釋,他認為宇宙中的很多恆星會被星際塵埃阻擋,所以我們只能看到部分的星光。然而,如果宇宙在時間和空間上都是無限的,那麼,星際塵埃吸收了足夠多的星光之後,遲早會變得很熱,進而發出亮光,因為能量始終是守恆的。

既然太空看起來是黑的,這意味著宇宙在時間和空間上都是有限的,並且宇宙空間正處於膨脹的過程中。到了20世紀初,哈勃發現了星系紅移現象證明了這一點。宇宙的誕生只能追溯到有限的時間之前,這個時間大約是138億年前,並且在那時的宇宙空間是個無窮小的奇點。

雖然肉眼看太空是黑的,但通過射電望遠鏡“看到”的太空卻是明亮的,無論朝向哪個方向都能看到十分均勻的背景輻射——宇宙微波背景輻射。宇宙在誕生大約40萬年後產生了最早的光,但由於空間不斷膨脹,這些光已經紅移到可見光波段之外的微波,所以我們只能藉助射電望遠鏡來探測這些均勻分佈在空間中的古老之光。


火星一號


這是個非常深刻的問題,與「宇宙是否有邊界」、「宇宙暴漲理論」有深刻的聯繫。

我們想象一個簡單的情形:我們假設宇宙中天體的分佈是均勻的——這裡均勻是從很大的尺度上來說的。

這是一個非常自然的假設,因為這隱含了空間平移對稱的假設。不過我們先看看這樣的假設會引出怎樣的結論:

如果可觀測宇宙無窮大,那麼夜空就會亮如白晝。為什麼是這樣的呢?其實我們可以做一道數學題:天體所貢獻的亮度是與距離的平方成反比的。而如果我們把不用距離上的亮度貢獻疊加在一起,數學上叫「積分」,那麼就會發現,亮度會趨向於無窮大!

這當然是不對的,因為夜空確實幾乎是黑色的。這裡的問題在哪裡呢?在於我們假設可見的宇宙是無窮大的。

所以,我們可以從這裡推斷,可見的宇宙是有限的。這有很多理論,有的理論認為,宇宙有一個確然的邊界;有的理論則認為,宇宙本身是沒有邊界的,但由於膨脹的作用,在大尺度上,空間膨脹的速度會超過光速,這樣,太遠的天體其實是不可見的,這樣,可見的宇宙就是有限的了。後者的理論不需要在現有理論上做出新的假設,所以夜空為什麼是黑的,是可以在現有理論框架下解釋的。


章彥博


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回答這個問題之前先說一下幾個觀點:

1.在地球上白天之所以很亮,是因為大氣層的存在對光進行吸收再輻射,幾乎每一點都可以看做一個點光源。就像是光被照進一個密閉的圓球空間內,內壁可以反射光,並且光是源源不斷的。所以白天會顯得很亮。

2.太空上幾乎是真空的,光線真空中直線傳播,航天員穿著航空服在太空中看到的太陽就是發光的天體,而四周空無一物不會很亮。

3.宇宙中恆星真的很多大多數都別太陽要亮,單位能達到萬億億顆。但是宇宙真的很大,目前人類可觀測宇宙930億光年。

接下來回到提問:

理想狀態下,夜晚打開一盞燈它的照亮範圍是有限的(雖然光子不滅,可永恆傳播),多開一些燈也可以達到燈火通明的程度,較之我們的宇宙恆星再多一點,密度再大一點也可以達到“燈火通明”的狀態。但是我們的宇宙中的恆星並不是像一盞路燈一樣固定不動,我們的宇宙年齡大約138.2億年,但是現在人類可觀測宇宙已經達到了930億光年,這說明宇宙在加速膨脹,並且速度可能超過光速。在高中的物理課上我們都學過多普勒效應,當恆星的退行速度極度快的時候,會改變其波長髮生紅移現象,最終變成難以被看到的紅光。甚至恆星的光都到達不了我們的太陽系。因為現在已經確認宇宙在加速膨脹,科學家猜測有一天漫天星辰我們可能只會看到太陽系的行星和我們的衛星月球了。

另一種原因上邊也提到了,宇宙太大恆星不夠多,太空中存在的星際物質、星際塵埃等會吸收光,到達我們這裡的光幾乎微弱黯淡到無。


簡單回答拋磚引玉,期望更多優質答案。


科學黑洞


晚上看到夜空中最亮的就是月亮和星星了,但事實上在宇宙中,行星自身是不發光的,月亮的光是太陽給的。月亮圍繞者太陽轉動,到了晚上月亮就會反射太陽光,然後我們在地球上就看到了明亮的月亮了。

恆星光線的傳播需要經歷漫長的歲月,還有宇宙中的暗物質在影響光線傳播,而且宇宙在變化之中,空間在改變,所以太空之中就是黑乎乎的。

恆星發散出的光線到能夠電量太空的那一天,都不知道是什麼時候了。我們在地球上看到的星星就是恆星,感覺伸手就能觸摸到星星。可星星相對於宇宙來說太遙遠了,又是到處分散著的,還有星雲,行星以及未知物質的影響,即使恆星全部都發光,在浩瀚的宇宙,光的反射是沒有終點的,所以我們看到的宇宙就是一片黑。

我們看到的星星是本身會發光的星星,星星距離地球很遠,一顆肉眼看到的小星星,其實是一個巨大的恆星。

我們知道月亮是反射太陽才有光的,月亮本身是不能發光的,而且月亮距離地球比較近,所以我們就能看到圓圓的月亮了。你知道嗎?星星發光還分等級的呢,最亮的星星是一等的,而我們肉眼可以看到的星星則是最暗的恆星,是不是很有趣。距離地球越近的星星就會越亮,在晚上也就越耀眼。

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e風趣科技


我們所看到的宇宙都是通過光來感知的,一是直射光,二是反射光,人類只能接收可見光的頻率帶,而光是由各種頻率混合而成的,如果人們能感知各種頻率的光,那你看到的空間將是五顏六色包圍著你而眼花繚亂,使你暈頭轉向,試想你還能生存嗎?在宇宙空間,雖然有無數個象太陽一樣的發光恆星,但它們佔據的虛空是有限的,而虛空中沒有足夠的反射物,所以你看到的光亮只是星星點點,多部分的空域為暗色。

光的性質其實是由宇宙空間的構架決定的,宇宙的空間構架是由無限小的正四面體和正八面體集成的空間網格,每一點處任意向都存在正反一維向的不對稱性,也就確定了光具有的波動性和粒子性,以及混頻率性和衍射性,這個道理你只要分析正四面體體心點向各面四面八方引出的正反向線的幾何解析就能所明,粒子性從正四面體的無限切分就呈現不同數量級的正四面體和正八面體,為什麼鑽石能有其美麗問光彩,三梭鏡能顯示光普,因為組成它們的分子構成的晶格為正四面體和正八面體,當光從一側射進時,通過體心向其它向穿過面時,每一面的不同波就顯現出來。


51區用戶31034804539


許多人回答這個問題時總是拿宇宙有限以及超光速膨脹來解釋,用什麼奧伯斯樣謬來解釋。這樣固然可以解釋通,但有點捨近求遠故弄玄虛。 現在我們假設沒有這些前提,宇宙是無限的,宇宙也沒有膨脹,宇宙中恆星是大致均衡分佈的。每個恆星都會發光,但光線要想到達地球需要一定條件。光線的傳播是隨距離而衰減的,這種衰減是因為隨著傳播半徑的增加,整個恆星傳播面構成的球面面積增大,單位面積的光線能量也就越小,當然還有傳播過程中其他物質對光線的吸收。光子也不是無限可分的,所以衰減到一定程度,比如每平方釐米一個光子了,就沒有再衰減的可能了。所以恆星光線的傳播是有距離限制的,不是可以在宇宙中無限傳播的。 還有一個因素就是宇宙中有很多不發光的星體,比如行星,各種塵埃。這種小星體數量眾多,雖然比較稀薄,但在廣闊的宇宙空間中,可以說每一個方向上都會有。它們雖然不會發光,但是可以遮擋光線。可以擋住其後面星體發出的光。 在地球上向宇宙看到的各個方向上,一直向遠處延伸,有幾種情況。一是遇到不發光的星體,它就擋住後面的所有光線,這個點是黑的。一是遇到發光或者反射光的星體,星體的光線可以射到地球上,那麼這個點就是亮的。二是遇到發光或反射光的星體,但星體的光線不能射到地球上,這個點也是黑的。


多維觀世界


宇宙不是黑的。。電磁波總範圍是1皮米~1億米,人類眼睛只能看到其中的350-780納米範圍的電磁波,只佔5%。。。看圖,可以直觀理解,還有95%的光,我們看不到,而宇宙充滿了這些光。。。。。如果人類能看到這些光,你會發現宇宙原來五彩繽紛,不對,五彩繽紛都遠遠不足以形容宇宙的光色。。。



牛笨笨700


縱然是炎日當午,汝不睜眼耐何! 縱然是電閃雷明,汝眼瞎耳聾其所不能! 物理學片面的唯物、客觀的自然規律認知,何謂之光丶熱丶磁丶力丶聲等,盲人摸象,牆中柱丶水中月丶鏡中花! 似是而非!!


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