太陽光會照射到宇宙的盡頭嗎?

科技碼頭


理論上,光的傳播距離是無限遠的(光實際上是一種電磁波),除非它受到障礙物或者引力場的影響。

我們看到天上星星,其實就是距離我們幾十光年,幾百光年甚至幾千光年的恆星所發出的光。比如我們在冬季夜空中可以到的最亮的星,獵戶座中的參宿四和參宿七,就是其他星系中的恆星。(下圖是我講課時用的ppt的截圖)

我們甚至還可以通過這些恆星發出的星光來確定其元素組成(準確的說是化學丰度),測量恆星距我們有多遠,以及確定這個恆星的“年齡”。



不棲科普


好問題。題中的——太陽、光、照射、宇宙、盡頭——都是值得玩味的關鍵詞。

1 太陽與太陽輻射

太陽是高密度(1.3t/m³)等離子氣的大火球。中心溫度約0.15億K,表層溫度約6千K,質量約2×10³⁰kg,在太陽系中佔比99.86%。

太陽是典型恆星。恆星是可觀測宇宙中的大質量天體,高密度恆星有脈衝星與超新星。

恆星皆有兩類輻射(即照射),第一類是宇宙射線簡稱宇宙線(cosmic rays);第二類是電磁輻射,也叫電磁波,包括可見光。

2 兩類輻射的概念與原理

宇宙線,是太陽內部的核反應釋放出的等離子態的帶電粒子流,如β射線(電子流)、質子流、α射線(氦核流),在太陽附近分佈密度較大,是太陽大氣層,即【暈】。

注意,β線初速度v₀≈0.999c。α線初速度v₀≈0.1c。粒子流既要擾動空間激發電磁波,也要不斷衰減伴隨電磁波的降頻紅移。

電磁波,是來自太陽內部電荷的震盪,擾動了太陽外空間的真空場介質,所被被激發的介質波,主要有伽瑪線、倫琴線、紫外線、可見光與紅外線。

注意,電磁波不是被波源發射出來的,而是波源擾動空間場的波動現象。光子只是電磁波模擬正弦波的一個波節,有如波浪的一個漣漪或一圈波紋。

電磁輻射原理:只要【電子旋進的軌跡線】切割【電子自旋的引力線】,就會產生兩線正交的電磁感應與電磁波。

藍色波帶為縱波,可解釋為電子自旋諧振子激發的引力線(磁力線)。黃色波帶為橫波,可解釋為電子旋進諧振子激發的電力線。在波源原子內部的電子是自旋與旋進的耦合諧振子,其擾動外圍空間的場介質波就是所謂的電磁波

推論:只要含有電子運動,就會激發電磁波。物體的機械運動也會激發電磁波,因為物體的內部的電子有附加的同速運動。

3 可觀測宇宙的意思與意義

宇宙,雖然可以想象為空間無限大而時間無限長的存在形式,但無窮大宇宙是無法認知的,因為我們無法接收那裡的信息。

可觀測宇宙,才是真正有意義的宇宙。其意思是:如果來自最遠的最大超新星發送的最弱電波信號,能被射電望遠鏡分辨出來,那麼這個電磁波降頻紅移的總行程,就是可觀測宇宙的最大半徑。

測量值:目前可觀測宇宙半徑是【460億光年】。相比,本超星系團M87黑洞發給地球的毫米波表明離地只有【0.55億光年】。

4 可觀測宇宙的簡易估算

假設電磁波在深太空中的降頻紅移速度是均衡的,不妨把哈勃常數H₀=74km/s/Mpc,理解為β射線減速導致所激發電磁波的加速紅移參量。換句話說,

根據光電效應,哈勃常數(H₀)可以是β射線電子的減速度,進而反推可觀測宇宙半徑。

已知:H₀=74千米/秒/326萬光年,

換成國際單位制的哈勃常數:

H₀=7.4×10⁴m/s/3.1×10²⁶m...(1)

此式可計算電磁波降頻紅移速度。

β射線電子的速度倍減率:

k(v)=74千米/秒/326萬光年...(2)

而根據電子進動激發真空場光子的方程½m₀v²=hf,有△f=½m₀(△v)²/h,

對應電磁波的頻率倍減率:

k(H₀)=3.76×10¹²Hz/Hz/Mpc...(3)

設射電望遠鏡可感應的最弱電磁波頻率:

fₙ=10³Hz(波長λₙ=30km)

類星體以光速發出β射線,電子擾動並激發真空場最強電磁波的初始頻率:

f₀=6.2×10¹⁹Hz(波長λ₀=4.84pm)

則,電磁波頻率的最大倍減比率:

kₙ=f₀/fₙ=6.2×10¹⁶Hz/Hz...(4)

則,可觀測宇宙的最大半徑:

R(visible)≈(k*/k₀)×326萬光年...(5)

=((6.2×10¹⁶)÷(3.76×10¹²))×326萬光年

=537.6億光年。

或許在離地537.6億光年處的外星人,也在接收537.6億光年的類星體信號,那麼可觀測宇宙依然與地球人的結論一樣。可見,

人類只能認知(本文定義半徑為537.6億光年的)可觀測宇宙,是不可逾越的鐵律。

有人說,目前關於可觀測宇宙的半徑是465億光年,這不是關鍵,因為要麼可以調整預設條件,要麼目前儀器水平還不夠。

5 太陽輻射的電磁波,究竟能走多遠?

雖然,我們目前還不知道,太陽電磁輻射的初始頻率;但是,太陽熱核反應釋放的β射線是毫無疑問的。

假設β粒子,作為電子流的初始速度為v=0.999c≈c,那麼,根據本文【第4節】的估算,該電子流激發的電磁波輻射距離,應該與可觀測宇宙的半徑是一致的。

結語,乃至地核電磁輻射的最遠距離

對於內含熱核反應的太陽類恆星,乃至脈衝星、磁星、超新星或黑洞,它們皆會輻射宇宙射線,尤其是β射線電子流,可激發最高頻率的電磁波,根據哈勃常數折算電子減速度與相應的降頻紅移之倍減比率,它們傳播的最遠距離,可統一為可觀測宇宙半徑。——即537.6億光年(或465億光年)。

對於類地行星,其熔融的地核,高溫電子也會激發電磁波,其輻射的最遠距離,可按光電效應:½m₀v²=1.5kT=ξhf₀...(6),先估算出初始頻率f₀,而後再按本文第4節的相關公式,計算最遠的輻射距離,不再贅述。

——完。


物理新視野


原創思想,太陽光會照射到宇宙的盡頭嗎?會,但宇宙是沒有盡頭可照射的,而只可以照射到我們可視性的宇宙邊緣的盡頭了,而對於沒有靜止性質量為零的光子而言,就已經幾乎是質量性運動性可視性膨脹性的盡頭了。只是無法脫離著質量性能量性磁場性運動性的相互交替轉換性,而就照射不到宇宙空間相應性出來的膨脹性的所謂宇宙的盡頭了,因此就認為,太陽光是不會照射到宇宙的盡頭了。但不知是不是這樣的認為,而下面就交給磚家們繼續的討論吧!


踏浪而來37326050


你好!

要想弄清楚,太陽光是不是能傳播到宇宙的盡頭,我們需要弄清楚一下幾個問題:

【太陽光的傳輸距離】

太陽光其實是一種電磁波,其本質是相互交換的電磁場,因此光的傳播和一般的電磁波傳輸一樣,不需要媒介。而且在太空中沒有空氣的存在,如果也沒有任何天體阻擋的話,理論上太陽光會一直傳播下去,不會停止。

【太陽光現在跑多遠了】

太陽的誕生到現在,大約46億年,也就是從誕生的一刻起太陽光開始傳輸,那麼到現在為止,也就跑出去46億光年的距離,那麼我們現在觀測到的最遠的星系為134億光年的GN-z11星系。也就是說,太陽光現在還沒有跑到我們能觀測到的宇宙邊緣。

【太陽光會不會到達宇宙的邊緣】

首先,現代科學證明,宇宙正在以超光速的速度進行膨脹,也即是說即便太陽光以光速進行向外輻射,以目前的觀測結果來說,永遠也不會到達宇宙的邊緣。

【結論】

以目前的科學發展階段來回答此題,太陽光是不會到達宇宙的邊緣的。


長風科普課堂


不能照射到宇宙盡頭。太陽只能照射太陽系範圍。每個恆星系都如此。太陽及恆星系為獨立運作體,星系為合成運作體,而宇宙是由星系組合作用構成。光的到達是有限的,不是無限的。

恆星系、星系、宇宙的空間、以及宇宙外圍都是真空,真空與行星之間分氣壓空間與真空關係,區分在於引力、分子作用與微粒子作用。因此,地面及地面空間不能與真空相論而語。


古今336


如果把盡頭理解為邊界,平坦空間和曲率小於零的開放空間都是無限大的,沒有盡頭,球面有大小也沒有盡頭,那麼無論宇宙是什麼形狀都是沒有盡頭的。不過宇宙是什麼形狀還無法探知。


物理系小白hxh


哪是不可能的,連銀河系都照不到頭。


cnog程


不會。因為光照的越遠他越分散。宇宙盡頭頭是幾百億光年,所以照不到


舒中梁


會的...只要無盡的放大🔍就能看到發亮的☀️!...

太陽☀️光子.到達宇宙勁頭已經很弱. 不放大. 人的肉眼感覺不到了!...


用戶4756675670


理論上是的。它會一直跑下去。除非遇見黑洞被吞噬。


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