大家有没有想过一个问题,宇宙中有着数不胜数的恒星和星系,例如我们的银河系有着2000亿颗恒星。

按道理,这么多恒星应该密密麻麻的铺满着我们的天空,我们的夜晚也应该如同白昼一般,那又为何晚上的天空是黑夜呢?本期蓝星知识馆就为大家介绍这个问题背后的答案。

01 为什么星星照不亮黑夜

这个问题最早由哈雷于1720年提出,后来乔梭也研究过这个问题并且给出了自己的答案。1823年,海因里希·威廉·奥尔伯斯也对这个问题进行了研究。

星星在夜里为什么会发光(星星无法照亮黑夜)(1)

他给出的答案是宇宙中有吸光物质将这些恒星发出的光吸收了。但这肯定是错误的,我们都知道能量是守恒的。

任何物质吸收能量之后就会导致自身能量增加,从而表现为温度升高,再将能量辐射出去。由于奥尔伯斯对这个问题研究最为深入,所以这个问题也被称为“奥尔伯斯悖论”。

如果还有人不是很能理解这个问题,那么举一个简单的例子,不知道各位有没有看过蚂蚁搬家,如果蚂蚁足够多,那么是不是就可以将整个地面挡住,你看到的就是蚁群而不是地面。

星星在夜里为什么会发光(星星无法照亮黑夜)(2)

这个问题的本质是相同的,他们认为,天上的恒星足够多,那么为什么我们看到的夜晚却仍然是黑暗的呢?

大家都知道肯定是蚂蚁不够多的情况下。诶,是不是想到什么了?难道是宇宙中的恒星不够多?

我们的银河系中至少有2000亿颗恒星,而宇宙中有2万亿个星系,就算所有星系都跟银河系一样有2000亿颗恒星,那么宇宙中至少有4000万亿亿颗恒星。

星星在夜里为什么会发光(星星无法照亮黑夜)(3)

这个数量肯定是足够布满整个夜空的。那么到底是为什么我们看到的夜空和理论上有偏差呢?这是因为“奥尔伯斯悖论”的几个前提出了问题。

首先“奥尔伯斯悖论”有四个前提:其一,宇宙是均匀的,也就是宇宙中的天体均匀分布并且天体单位时间内发出的能量均匀分布到整个宇宙。

其二,宇宙无限大;其三,天体发射的能量的均值不随时间变化;其四,宇宙是静止的。说到这大家也就明白了,这些条件都过于理想化,所以得到的结论肯定会存在偏差。

星星在夜里为什么会发光(星星无法照亮黑夜)(4)

那么如今的我们知道宇宙诞生于一次大爆炸,但是当时的人们并不知道。所以“奥尔伯斯悖论”在一定程度上推动了科学的发展。

20世纪,天文学哈勃在做了大量观测之后发现,宇宙中的光存在红移现象,而且离我们越远的星系红移现象越明显。什么是红移?就是指光在传播过程中波长变大,频率变小。

根据多普勒效应,这证明其他星系正在远离我们,并且根据观测结果来看离我们越远的星系远离的速度越大,这就是著名的哈勃定律。

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哈勃定律为宇宙大爆炸理论打下了坚实基础。宇宙各处观测到的宇宙膨胀是一样的,也就是说,当超出了某个范围,我们就无法观测到任何物质。

因为那些物质正在以超光速远离我们,他们所发出的光我们永远无法接收到。此外,“奥尔伯斯悖论”的前提条件大多是不成立的。

宇宙大爆炸理论告诉我们宇宙并不是静态的,而是动态的,不断膨胀的。而且宇宙也不是无限大的,而是有限的。

02 星星为什么看起来越来越少

大概有910亿光年。但是宇宙大爆炸理论支持者认为在可观测范围内,宇宙物质是均匀分布的。

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其实除了理论上的原因还有生活中的原因,人类本身就是被限制了!首先,请大家仔细回想一下,平时你看到的星星多吗?

是不是感觉压根就没有漫天繁星的情况。其实,在现代能够看到的星星越来越少。这是为什么呢?

首先,就是严重的城市光污染,很多城市都有夜生活。夜晚城市的灯光会使得我们很难看到一些微弱恒星发出的光。

星星在夜里为什么会发光(星星无法照亮黑夜)(7)

有的时候甚至连北半球最亮的天狼星都看不到,就更不要说其他亮度微弱的恒星。甚至城市的光污染可以把夜空都染成诡异的暗红色。

其次,有些时候月亮反射的太阳光也会使得一些星星无法被我们看到。

另外,在宇宙中还有很多的宇宙尘埃和气体,包括我们生活的地球上也有很多的尘埃和气体分子,他们对于观测的影响也并非微乎其微。

最后,人类自身肉眼观测能力有限。就算以上的情况都完美避开,找到了一个远离城市的地方。

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恰好当天晚上又是月亮最小最暗的时候,那么我们所看到的星星百分之九十以上都是银河系的。哈勃望远镜曾拍摄过一张照片,这张照片叫做哈勃超级深场,是一张十分出名的照片。

这张照片拍摄的区域只有全天空面积的1270万分之一,在哈勃超级深场中我们看到了超过10000个星系,而在我们人类肉眼看来这里什么都没有。

一个生活中常见的现象竟然可以引起如此多的遐想,更推动了科学的巨大进步,就连爱因斯坦也从静态宇宙支持者变成了坚定的动态宇宙的支持者,这也许就是科学的魅力。

星星在夜里为什么会发光(星星无法照亮黑夜)(9)

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