宇宙中數以萬億的恆星,為什麼太空中還是暗的?

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宇宙太大了,還在加速膨脹。

這事要從相對論說起,我們都知道相對論的基礎假設是:光速不變原理。從光速不變原理進行推導,我們可以知道光是物質,信息,能量的極限速度,是不可能被超越的。而我們要知道的是,我們要看到天空中都是亮的,那得是有足夠多的光傳播到地球上。

但是,宇宙是在加速膨脹的,而且1998年有兩個研究小組對la型超新星進行研究,發現宇宙正在加速膨脹。後來在2011年,他們獲得了諾貝獎。宇宙加速膨脹的結果已經被科學家廣泛接受。

而如果膨脹的速度快於光速(空間是不受光速限制的),那我們將永遠看到不那些光。

而且通過計算,我們會發現,我們可以觀測的宇宙只有930億光年,而這個尺度之外的世界的光,我們是無法看到的。因為它們所在的空間的退行速度比光速還要快,所以,它們根本無法到達我們這裡。

而在可觀測宇宙內,恆星所發出的光到底地球也是需要時間的,而且數量也是有限的,這還不足以填補整個天空,因此天空看起來不是亮的。


鍾銘聊科學



擁有數以萬億計恆星的太空依舊一片漆黑,這個問題早在1823年就被德國天文學家奧博斯提出了,因為當時物理學家們心中的宇宙還是一個穩恆態的無限宇宙,因此奧博斯指出在靜止均勻且無限的宇宙中由於每道視線都會終結在一顆恆星上,所以宇宙應該是一片明亮沒有任何黑暗的,地球的夜空也應該像白天一樣明亮才對。

奧博斯的這個想法被稱為奧博斯佯謬,之所以稱之為“佯謬”就是因為這個想法本身就不成熟,因為在當時的科學界所有人都相信宇宙是靜態的,甚至連後來的愛因斯坦都相信過靜態宇宙論。


但埃德溫.哈勃的研究成果證明我們的宇宙是一個不斷膨脹的動態宇宙,如此一來宇宙有限的年齡和紅移就證明了我們看不到宇宙的全部,並且宇宙膨脹會讓光源越來越遠離我們。

在目前930億光年直徑的可觀測宇宙中天文學家上萬個星系,在普通人眼裡漆黑一片的太空一旦用哈勃望遠鏡長時間曝光後就會呈現出一大群璀璨的星系,所以說宇宙黑暗的背景只是表象,只要用超級望遠鏡長時間曝光就能看到黑暗天區深處的燦爛星系。


在哈勃望遠鏡升空幾十年拍攝的哈勃深場以及哈勃超深場還有哈勃極深場就是通過對肉眼看起來一片漆黑的天區進行長時間曝光得到的。


宇宙探索未解之迷


宇宙中數以萬億的恆星,為什麼太空中還是暗的?

太空一片漆黑這在根本不需要跑到近地軌道上才會發現,因為我們的夜空面對的就是一片無垠的太空,除了星星點點的恆星以外,似乎再也看不到一絲光亮,但事實上聽說銀河系中就有數千億顆恆星,而整個宇宙則有數萬億個星系,有數不清的光源,按理來說宇宙應該是一片通明才是,那麼為什麼還是黑咕隆咚呢?

大家都只到銀河是怎麼拍出來的,沒有數十秒的曝光我們根本看不到如此明亮的銀河,所以對於肉眼來說夜空還真的是黑的!

一、光能被看見嗎?

這不是廢話嘛,光都看不見那不是瞎子嗎?但事實上的情況是,假如在一個純淨的空間內,方向性光源射出一道光線,只要這道光線沒有落入你的眼底,那麼很抱歉你還真看不到這束光!那為什麼在白天陽光下如此明亮的感覺呢?難道是錯覺不成?

1.物體反射光線

我們肉眼視物的原理就是物體反射的光線進入到了眼底視網膜,轉換的電信號經過腦補後出現了物體的形狀、顏色與距離等判斷!

2.大氣懸浮顆粒反射以及散射

空無一物的天空其實充滿了大氣以及懸浮顆粒以及氣溶膠等物質,這些顆粒反射了陽光讓我們看到了天看,而散射則讓天空呈現藍色!

說到這裡就明白太空是黑色的真正原因了,因為太空中並沒有足夠的微粒反射陽光,因此我們看不到光線經過太空!但事實上太空還是會被發現的,比如:

比如大家熟悉的馬頭星雲就是太空中的星雲塵埃反射恆星的光線所致(當然也有部分是受恆星激發的發光)!

二、既然宇宙中有無數的恆星,那麼我們的夜晚為什麼還是黑的?

前文我們解釋了夜空為什麼是黑的,下面我們試圖來解釋下夜晚為什麼是黑的,其實很簡單,因為宇宙太大了,無數的恆星面對一個更大的無窮空間時候無法雨露均霑,這就是根本原因,就像太陽這顆在天空中看起來視星等超過-26.74等的恆星,但它在十秒差(32.616光年)距外看起來就只有4.83等,那麼它在與比鄰星中間的2光年處看起來是幾等星呢?

大概視星等就是-1.232等,這個亮度甚至還不如金星的視星等-3.3~-4.4!請問您可以用金星的光芒看書嗎?而太陽與最近的比鄰星之間的距離還比銀河系中恆星的平均距離更近一些,當然銀河系與仙女星系之間的距離達到了254萬光年,中間恆星就更稀疏了,如何澤被蒼生?

稀稀拉拉就幾個星系,實在是照顧不了如此龐大的宇宙!


星辰大海路上的種花家


先砸答案吧:宇宙實在是太大了,而且還在變得更大(膨脹)之中。

我們可以想象一下,如果我們在一間黑暗的房間裡點燃一根蠟燭,那麼這個房間的每個角落會瞬間充滿燭光。

如果把這個蠟燭拿到黑暗的室內籃球場裡,那麼遠處的角落就幾乎無法被照亮。

如果我們把這個蠟燭移動到一個更大的足球場裡,我們在看臺上,也是很難分辨出球場中心燭光的微弱亮度。

讓我們再來了解一下宇宙的尺度。

1、我們的地球平均直徑為12742千米,不過是宇宙中的一粒塵埃。

2、地月距離38萬千米,在這個直徑為76萬千米的地月空間中,光穿過需要2.53秒。

3、火星軌道,1.35個天文單位,光穿越這個立方體需要13分鐘。

4、冥王星軌道,120個天文單位,光穿越這個立方體需要17個小時。

5、太陽系的邊緣奧爾特星雲,12000天文單位或0.19光年,光穿越這個立方體需要70天。

6、太陽系到半人馬α,120W天文單位或20光年,這個立方體的體積為8K立方光年。在這個位置上,如果我們的太陽是一顆蘋果那麼大,那麼這個立方體就比地球還大。立方體中恆星數量17顆。

7、太陽到人馬臂或者是獵虎星雲,立方體寬度2000光年,立方體體積80億立方光年。立方體中恆星數量約200W顆。

8、太陽系到小麥哲倫雲,立方體寬度20萬光年,體積8000W億立方光年,約1萬億顆恆星。

9、銀河系到M81,立方體寬度2000W光年,體積80W億億立方光年,恆星數量約10W億顆。

10、本星系群到大熊座1,立方體寬度20億光年,立方體中星系的數量約1億個,超星系團之間的平均距離3億光年。

11、已知的宇宙,星系數量約1000億個、恆星總數約50萬億億顆,正在繼續膨脹,也許永遠膨脹下去。

總結前面的介紹我們可以看出:宇宙之所以黑暗,並不是恆星本身的問題,也不是來自外界的干擾,而是因為宇宙實在是太大了,而且還在繼續膨脹,恆星之間的距離越來越遠,光線自然也就越來越稀疏,這就導致我們看到的宇宙背景是黑色的。


郭哥聊科學


為什麼太空是漆黑一片?在1823年同樣的問題出現在德國天文學家奧伯斯的腦海中,並由此引發奧伯斯佯謬。

奧伯斯佯謬

在宇宙大爆炸模型之前,人們認為宇宙是處於恆穩態的,宇宙的空間大小是固定不變狀態,但是這種靜態宇宙模型產生了一個問題,如果宇宙處於穩恆態而且範圍是無限的,則夜晚應該是光亮而不是黑暗的,這就是奧伯斯佯謬。

奧伯斯佯謬的解釋

關於奧伯斯佯謬的解釋,奧伯斯本人最初認為是由於宇宙中無數的星體與塵埃阻擋和吸收了恆星的光線,所以太空是黑暗的,但是這個假設很快就被推翻了,因為假如靜態宇宙模型正確,根據能量守恆定律可以推測出,遮擋恆星光線的星體和塵埃遲早會被加熱到極高的溫度,但是事實顯然不是這樣。

隨著宇宙大爆炸模型的提出,奧伯斯佯謬有了較為科學的解釋,主要體現在兩方面:

一、宇宙的年齡是有限的且處於加速膨脹狀態

我們仰望星空就是在回顧宇宙的歷史,宇宙誕生距今約138億年,在宇宙誕生之初,經歷了暴漲階段,明亮的宇宙隨著空間的超光速暴漲而逐漸暗淡,時至今日,在可觀測宇宙之外,空間依然處於急速的膨脹狀態,那裡恆星發出的光線永遠也無法抵擋我們所處的空間,同理,空間的膨脹效應使光子永遠也無法灑滿整個宇宙。

二、紅移

在可觀測宇宙之內,依然有大量的恆星,但是它們依然無法照亮太空,這是因為雖然可觀測宇宙體積較小,但是依然處於膨脹狀態。這種空間膨脹的效應有一個特點,就是導致所有的恆星都逐漸遠離,而且距離越遠遠離的速度就越快。由遠離恆星發出的光線會受到多普勒效應的影響,其光線波長會變長,所有波長的光線都像紅外波長方向移動,如果整個合成光波段的光線全部變長紅外波長,那麼在我們看來太空就是漆黑一片了。

如果在銀河系或者太陽系之內呢?為什麼依然是黑色的?我認為這一點可以用常識解答了,銀河系範圍很大,恆星之間的距離非常遠,這就造成遠處恆星的光強會產生很大的衰減。如果是太陽系之內呢?其實我們之所以可以看到明亮的天空,是因為天空中有許多懸浮的微粒,它們反射光線到我們眼中,而在太空環境中,缺少反射光線的物質,這就造成沒有可見光進入我們眼睛,所以是漆黑一片。

為什麼太空漆黑一片

綜上所述,我認為宇宙膨脹、紅移效應是宇宙黑暗的原因,而恆星距離遠,缺少散射物質是星系內黑暗的原因。

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漫步的小豆子


太空中漆黑一片,就像一片無盡的能夠吞噬一切的黑暗深淵。

太空中繁星點點,那為什麼太空還是看起來很黑呢?

這是因為,相較於廣闊無際的黑暗太空,恆星還是太少。就拿太陽系來說,距離我們最近的恆星達4.2光年之遙。

在這樣的太空尺度上,太陽這樣的黃矮星簡直毫不起眼。甚至在奧爾特星雲看太陽就和別的星星沒有二致了。

無數別的恆星也只是一個小光點,遙遠的距離將它們的光芒都埋葬在了茫茫太空中。只有偶爾的爆發能夠向宇宙宣示它們的輝煌。

太空中接近真空,恆星發出的光芒只能沿直線傳播。如果恆星周圍有一片氣體塵埃能夠反射恆星的光芒,太空也不至於那麼黑暗。

果真如此的話,我們就只能夠看到太陽周圍的氣體反射的太陽光。

雖然我們看到的太空不再黑暗,但是遠處恆星的光芒都被自己的周圍的氣體遮擋,我們將很難看到別的恆星。

地球的的天空因為大氣散射陽光而顯得很湛藍,但是因為大氣的遮擋,我們只能看到夜空中的少數恆星。

如果地球表面變成了真空,那麼我們看到的天空應該是純黑色的,要比現在更加空明澄澈,繁星點點,熠熠生輝,就像鑲嵌在黑色大理石上的鑽石。

所以,太空並不是漆黑一片,太空也不是真正的真空。如果我們的眼睛能夠看到輻射的話,我們會發現太空中時時處處都有各種輻射在舞蹈。色彩斑斕,令人目眩。


仰望星空俯瞰世界


在我們所觀測到的直徑約930億光年的宇宙中,是均勻且各向同性的。也就是說,從我們地球的任何角度觀測到的宇宙都是一樣的。

圖:可觀測宇宙

2012年9月25日,NASA公佈了一張哈勃望遠鏡拍攝到的宇宙照片。這是哈勃望遠鏡對著天爐座方向的一個極小區域進行了長達200萬秒曝光得到的結果。這張照片也被稱為哈勃極深空。

圖:曝光區域與滿月的比較

圖:哈勃極深空

這張哈勃極深空的照片裡,每一個亮點就是一個包含著上千億顆恆星的星系,這張照片裡的星系多達數千個。經推測,目前的可觀測宇宙中,星系的數量大約有2000億個。它們的投影佈滿了我們的天空。

如果這些恆星是永恆存在著的,宇宙是靜止的,那麼我們的夜空將是一片光明,與白晝無異。這就是德國天文學家奧伯斯提出的問題。他在19世紀20年代提出,如果宇宙是穩恆態且是無限的,宇宙中無數的恆星將會把整個天空照亮,但夜晚為什麼是黑的呢?這個問題被稱為奧伯斯佯謬。

這個問題直到哈勃發現了宇宙是在膨脹中的、宇宙的年齡是有限的後,才得到解決。奧伯斯佯謬也成為了宇宙大爆炸的重要證據之一。

正是因為我們宇宙的年齡和空間是有限的,使得恆星的數量也是有限的,它也會不斷的產生和消亡;宇宙在不斷的膨脹,這使得星系之間的距離不斷被拉大,甚至由於空間膨脹的速度超過了光速,使得足夠遠恆星(可觀測宇宙之外的恆星)的光芒永遠也到達不了地球。這些因素就導致了我們的夜空是黑的。

這也說明了,如果宇宙是永恆、恆定且無限的,無數的恆星將會把整個宇宙加熱到炙熱發光的程度,這樣的宇宙是不可能產生生物的。


講科學堂


其實以萬億來衡量恆星我感覺都有一些少了!宇宙當中的天體多到數之不盡,在整個已知宇宙當中,基本上每一處空間都擁有獨立的天地,但是天體與天體之間也是有空隙的,不可能嚴絲合縫的靠在一起,就拿銀河系和仙女座星雲做比較,兩者都有各自的運行軌跡,如果靠在一起的話,就會引起星系碰撞,但是即使是碰撞,銀河系當中大多數的恆星也不會發生實質性的改變,因為相比之下恆星太渺小了!這也同樣襯托出了宇宙的寬廣。


我們眼中的暗只是通過人眼的主觀感覺,在收集可見光後產生的一種物理現象,我不知道你們是怎麼理解的,我認為光也是一種能量,人類的肉眼只是能捕捉到一些簡單的能量罷了,而在宇宙當中能量是非常雜亂的,除了光能以外,還有無數種能量的表現形式存在,所以說太空當中的暗只能代表人類眼中的暗,並且光速相對於人類而言是最快的速度,但是放到宇宙的話,我相信它可能並不是最快的速度表達形式,因為光速在宇宙當中的時間間隔太大了,動不動就是成百上千年,這麼慢的傳播速度!宇宙當中的可見光自然而然也就少了。


總結:宇宙的寬廣超越了人類的認知,感興趣的朋友可以查一查相關資料,現在人類所預知的所有關於太空的理論,只能作為推測,並不能肯定!包括物質的表達形式,也只是相對於人類而言來說的,宇宙實在是太過於神秘了,對於我們這種等級的文明來說,它無法理解!

以上觀點均為小編個人理解,僅供參考!(——歡迎感興趣的小夥伴在評論區留下自己的看法)


諸葛半仙兒


這個問題早在幾百年前就有天文學家提出來過,比較著名的是奧伯斯佯謬,在1823年由德國天文學家奧伯斯提出:如果宇宙是無限且穩態的,且含有大量的恆星,那麼就不應該有白天和黑夜之分。

地球繞太陽公轉形成一年四季分明,地球自轉形成白天黑夜,既然宇宙中存在大量的恆星,那麼它們發射出的光線無論經過多麼漫長的時間,最終被都將到達地球,那意味著我們視線所及都該是光不應該有黑夜。


這個奧伯斯悖論的基點是宇宙是穩態的,這種宇宙模型一直影響著科學家們並且根深蒂固。即使愛因斯坦也未能免俗,在1915年愛因斯坦提出廣義相對論以後,曾用廣義相對論場方程研究宇宙模型,最終得出了動態的宇宙模型。但是受穩態宇宙模型影響愛因斯坦在自己的場方程中加入了宇宙常數,來調整得出的結論。

直到1929年哈勃發現宇宙紅移現象並提出哈勃定律宇宙的膨脹模型才開始逐漸被人接受,愛因斯坦甚至親自去哈勃工作的地方觀看宇宙紅移現象,並聲稱宇宙常數是自己“一生中最大的錯誤”。

太空中是暗的有幾種原因:

首先來說宇宙是膨脹的並且在加速膨脹,距離我們越遠的星系遠離的速度就將越快,宇宙的膨脹速度是超光速的,有些光線將永遠都到達不了地球;

銀河系中含有數千億顆恆星,而類似於銀河系的星系至少有數萬億個,這意味著宇宙中含有大量的恆星。但是宇宙尺度又是非常大的,目前可觀測宇宙直徑930億光年,不可觀測宇宙直徑至少23萬億光年,距離我們過遠的恆星發出的光最終到達地球之上已經不是可見光了,舉個簡單的例子一盞燈可以輕鬆使一個小黑屋變得明亮,但是放在一個大廣場上就難以點亮整個廣場;


人類的眼睛只能看到固定波段的電磁波,如果人類的眼睛可以看到全波段,那麼感官上應該會非常不一樣,即使黑夜中也能看到其他波段的光“亮如白晝”,不能怪夜太黑只怪人眼太“瞎”。



科學黑洞



雖然宇宙中的恆星數億萬億,而宇宙中的空間也是非常大的,不僅如此最重要的是光並不是一直存在。宇宙中到處都有吸光的物質塵埃,光撞到這些塵埃上面就會被這些塵埃吸收掉。如果宇宙中沒有吸光的物質話,光就可以自由的在宇宙中游蕩,那時候宇宙中會變的很亮很亮。



還有一種說法就是光散的原因,這也和人類的進化生命系統基因構造有關。為什麼貓的眼睛在夜晚會發光,會在黑夜看清物體,我們人卻做不到這一點。而在我們用聚光儀器看黑夜的時候,黑夜裡的物體也是很明亮的。

如果我們一直像老鼠一樣生活在暗處,靠一點微弱到幾乎沒有的光來生活幾年,突然來到光明的地方,我們的眼前將會是一片白。你將會感覺到有各種的光源飛到你的眼睛裡。其實並不是宇宙是暗的,是我們的生活發生和進化為我們定義了光的強度。


我們在夜晚看到很多地方都是黑的,那是因為黑色的地方的星星距離我們太遠光信號都很弱,因此都被光源較強的星星給屏蔽了 。


就像我們白天看不到星星一樣,而明亮的太陽使我們的眼睛無法直視。因此我們只能看藍藍的天空,我們發現天空上就只有一個亮點,其他地方都是藍色的。為什麼天空是藍色而不都是亮的?只有一個地方——“太陽”是亮的呢?(個人淺見,歡迎評論!)

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