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为什么晚上天空有黑色的

发布时间: 2022-04-11 08:16:42

㈠ 晚上的天空为什麽是黑色的

夜晚的天空为什么是黑的?这是经典宇宙学中的一个着名的问题.
自古以来,人们就不断地对宇宙进行种种猜测.古代的人们曾经认为
星星是镶嵌在一个透明球面上的.中国最古老的宇宙结构学说盖天说
的基本观点是天圆地方.托勒政的地心宇宙体系和哥白尼的日心地动
宇宙体系中都包括恒星天球的内容.中世纪的思想家尼古拉认为宇宙
是无限的.牛顿把空间和时间的无限性作为他的理论的基本原理.他
还推断:星星的数目必定是无限的,而且相当均匀地分布在空间.观
测上,英国着名的天文学家威廉·赫歇耳和约翰·赫歇耳父子宣布至
少某些可观测星云是与银河系具有相同尺度和结构的由分立的恒星组
成的系统.这些星系居于整个宇宙之中.19世纪天文学家普遍认为可
观测宇宙必须是静态、无限的和均匀的.而对静态、无限、均匀的宇
宙的一个着名反对意见即夜黑问题,也称奥伯斯佯谬.这个样谬是说,
若恒星发出的光不变且都相同,而空间又是欧几里得的(平直的),
则在此种宇宙中整个天空的亮度看起来是均匀的,且与太阳一般亮.
因为无论从哪一个方向观看天空,视线都会碰到一个星星.这一点可
以用一个简单的几何论证说明:现考虑进入人眼的一束细长的锥形光
线.虽然恒星表面的视亮度与距离平方成反比,但锥体的截面积(或
恒星的数目)随距离平方而增加,则集中在锥体内的光与它从什么地
方发出没有关系,因而整个天空就要亮得像太阳一样,实际上夜空却
是黑的.如何才能消除观测与理论之间的矛盾呢?
奥伯斯的推导基于以下的宇宙学观点:
1.宇宙物质是均匀分布的.
2.宇宙是静态的.
3.宇宙是无限的.
4.宇宙存在的时间已经无限长.为了避免夜晚的天空像太阳那
么亮的结论,我们必须重新考察上述观点.一个平均密度随观测距离
的增大而减小,并以零为极限的等级式宇宙模型可以消除佯谬,但要
付出失去均匀性的代价.但迄今为止的观测结果是:宇宙物质在大尺
度空间内的分布是均匀和各向同性的.这个观点称为宇宙学原理,是
现代宇宙学理论所必须依据的公理.上述第一点符合宇宙学原理,应
予保留.这样等级式宇宙模型应该放弃.由于奥伯斯假定恒星发光不
变,这一点今天看来最成问题.如果假定恒星并不是永远那么亮,而
是在有限的过去才开始发光,由于远处恒星的光线尚未到达我们这儿,
这也可以避免整个天空像太阳那么亮的结论.这使我们面临着是什么
首次使恒星发光的问题.如此看来一个具有有限过去的宇宙可避免奥
伯斯样谬.此时宇宙在时间上有个开端.另外一个有足够大膨胀速率
的宇宙也能避免奥伯斯佯谬,即使它具有无限的过去.因为根据量子
理论的观点,光子的能量正比于其频率.远距离高速追行光源的光线
将产生非常大的红移,因而其能量将相应减小,使其总和保持有限,
甚至可忽略不计.由于观测上尚无放弃宇宙学原理的理由,第一条观
点应该接受,而第二、第四条应该重新考虑.
20世纪初,爱因斯坦创立了广义相对论,这就为研究宇宙的整体
结构提供了理论基础.宇宙的整体性质由引力场方程决定.荷兰物理
学家德西特首先获得了引力场方程的一个宇宙解,但它是动态的而不
可能是静态的:宇宙要么是膨胀的,要么是收缩的.观测上,哈勃发
现河外星系的视向退行速度与距离成正比,即距离越远,视向速度越
大.这说明宇宙空间中任意两个星系间的距离都在增大,宇宙在膨胀.
如果一个膨胀的宇宙沿时间反溯回去将会达到一个原始的超密态,也
就是宇宙于过去某一时刻创生于一次原初物质的大爆炸过程.这就是
大爆炸宇宙学的宇宙模型.为了理论预言和实验观测相一致,宇宙在
极早期曾经历一个暴胀阶段.显然一个具有有限过去而正在膨胀的大
爆炸宇宙模型能避免奥伯斯佯谬.还有一个具有无限过去的稳恒态宇
宙模型,它虽能消除佯谬,但却要破坏能量守恒且不能解释宇宙微波
背景辐射等,已经不再为人们所接受.
综上所述,现在观测到的宇宙在膨胀,这是科学界公认的.经历
一个暴胀阶段的大爆炸宇宙学模型是一个成功的模型,其理论预言与
实验观测十分吻合.显然这是一个动态的宇宙学模型,且宇宙在时间
上可能有一个开端.这样看来,对于一个均匀、静态、无限的经典宇
宙学模型,其第二、第四条观点不成立.如果放弃这两条,也就自然
不会得出夜晚的天空像太阳那么亮的荒谬结论

㈡ 为什么晚上天空会变成黑色的

简单点说,太阳去了地球的另一面,光是直线传播,太阳光不会沿着地球的幅度而从光照面沿射到背面,而人的眼睛之所以能看见东西,是因为光的反射,当你处在背面的时候,人的眼睛不能接受到光,所以就有黑色夜晚

㈢ 宇宙有那么多星星,为什么晚上天空还是黑色的

宇宙中有上亿颗星星,每一颗星星它们都有自己的独特光芒,但是当我们人类站在地球上望向星空的时候,夜空大多数都是被黑色笼罩的,只能零星的看到几颗星星,尤其是生活在城市,看到的星星更加的少。这样的光亮并不足以让夜晚像白天一样明亮,那么为什么太空中有那么多发光的星星,但是晚上的天空还是黑色的呢,让我们一起来看一看到底有哪些原因吧。

三、人的眼睛。

最后一个原因就是我们人类的眼睛,我们人类的眼睛并不能够像天文望远镜一样精密,我们能够看到的东西是有限的,即使星星他们在宇宙中非常的亮,但是我们的眼睛可能也看不到。

㈣ 夜空为什么是黑的

你可能认为答案很简单——因为没有太阳嘛!但白天的天空之所以是蓝色的,完全因为大气层把阳光散射了。而如果没有大气层,就比如月球,那么天空就一直都是黑的,即便有太阳照射,那就让我们换种问法——为什么太空是黑色的?

因此我觉得,夜空从一开始就不是黑的,而既然望远镜告诉我们,夜空不是黑的,那它为什么看上去是黑的呢?

这里有个提示:当哈勃望远镜拍下那些最古老的恒星时,当它拍下那些极其壮美的极深场图片时,它使用的是红外线照相机,为什么呢?我们知道,星星都在向远离我们的方向移动着。因为宇宙是在膨胀的。就如同如果慢放,我的声音就会变低沉,多普勒效应使得那些远离我们的恒星变得更红离我们越远的恒星,移动速度越快,因此也就越红。知道它们发出的光都变成了红外线,因此我们看不见它们。至少用肉眼是看不到的,因此夜空是黑的!

总结一下,如果我们生活在一个无限的,不变的宇宙里面,那么夜空就一定是完全亮的。但夜空是黑的,因此我们推断,宇宙有一个起源。所以并不是所有方向上都有星光。而更重要的是,那些来自遥远恒星——甚至更遥远的宇宙的背景辐射,由于宇宙的膨胀,都在可见光谱上发生了红移,因此我们看不见这些光。

至此,我们简单解释了为何夜空看上去是黑的,但它却其实却并不是黑的。

㈤ 为什么天空到了晚上会是黑色的

这实际上天文学上一个着名的问题,叫奥伯斯谬佯。这个观点认为,宇宙中既然到处是恒星,那么经过了这么长时间后,宇宙中应当到处是光。即使有星际物质吸收光线,这些物质被加热后也会放出光来,而不应当是现在这样一片漆黑。唯一能解释这一点的,就是宇宙在膨胀,而且膨胀到宇宙扩张的速度足以抵消恒星所产生的光。

㈥ 为什么晚上的天空是黑色的而不像白天一样天是亮的

这是因为地球的自转,所以白天的太空是亮的,晚上的天空是黑的。

天黑与天亮的标准,定义为太阳位置低于地平线12°30‘,即日落以后一段时间后,才是天黑时间。这段时间,随着纬度不同而长短不同,同一坐标地点,理论上每日都不同,因为太阳与地球的夹角每天都在变化,但全年差别不大。

以北京天安门为例,冬至日,天黑时刻在日落时刻之后28分钟,夏至日,天黑时刻在日落时刻之后30分钟,相差仅两分钟。

(6)为什么晚上天空有黑色的扩展阅读:

地球自转的速度变化:

1、长期减慢

这种变化使日的长度在一个世纪内大约增长1~2毫秒(约合每35,000年增长1秒),使以地球自转周期为基准所计量的时间,2000年来累计慢了2个多小时。

引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。科学家发3.7亿年以前的泥盆纪中期地球上大约一年400天左右。这就导致了每天时间不断增加,而每年的天数不断减少。

2、周期性变化

20世纪50年代从天文测时的分析发现,地球自转速度有季节性的周期变化,春天变慢,秋天变快,此外还有半年周期的变化。周年变化的振幅约为20~25毫秒,主要是由风的季节性变化引起的。

3、不规则变化

地球自转还存在着时快时慢的不规则变化。地球自转减慢还与人类的活动有很大的关系,特别是人造地球卫星的发射,根据动量守恒的原理,这种因素应该是造成地球自转变慢的最主要原因了。

参考资料来源:网络-地球自转

参考资料来源:网络-天黑 (天文现象)

㈦ 夜晚的天空为什么是黑色的

首先确定,黑色是因为没有光子或者说光子的密度不足以引起人的宏观感应,既看不到。
白天,天空不是黑的是因为太阳发出的光子布满天际,达到能引起人感官的程度,而夜晚,观察者处于太阳光子无法到达的地方。
宇宙是无限的,但是宇宙的年龄是有限的,光子的飞行是需要时间的,虽然光速很大。所以无数的星星发出的无数的光子,在我们抬头仰望的时候,只有有限的来到地球,虽然光子的数量很大,但不是无限(这是关键),这些有限的光子不足象太阳一样点亮天空。所以在太阳的光子照不到的黑夜,天空是黑色的。

㈧ 晚上的天空为什么是黑的

夜晚,太阳公公睡觉去了,天就黑了。3岁的儿童会这么回答。

是的,天上没有太阳,好像天就必然会是黑的。可是,没有了太阳,还有星星,绝大多数星星都是恒星,都会发光,为什么没把夜晚的天空照亮。

所有的星星都在发光,夜晚的天空不应该是黑的,本应该像白天那么亮。

这是19世纪的天文学家奥伯斯提出的问题。奥伯斯是德国人,原来是内科医生,酷爱天文,白天行医,晚上就在自己的住所上层观测星空,发现过5颗彗星,研究过小行星。观测的年头多了,就提出了上述这个问题。

要说清这个问题,还得从天上有多少星星说起。奥伯斯是从天上有多少星,想到了宇宙有多大,是不是无边无际。这不是3岁儿童回答得了的,涉及一些大问题。

在没有望远镜以前,全凭肉眼看天,眼力再好,也只能看到六千多颗星。发明望远镜以后,眼界突然开阔,看到了五万多颗星。后来,天文学家赫歇耳一家,赫歇耳和他的妹妹、儿子对天空划分区域,系统观测,作了统计,统计出北半球天空有11万颗星,南半球天空有70万颗星。

人类的视野开阔了,从太阳系扩展到了银河系,看到了10万光年以外的星空。当年赫歇尔一家观测星空,使用的是自制望远镜。时代进步了,制造望远镜的技术越来越高,人的视野一再扩大,原以为看到了天边,谁知道真是天外还有天。天在扩展,谁也说不清天到底有多大,于是形成了一个观念:宇宙是无边无际的,宇宙是无限的。

这时候,奥伯斯出来说话了。他说,宇宙是无限的说法不科学,不信的话,我给计算一下。宇宙中应该均匀地分布着许多发光的恒星,虽然有的亮些,有的暗些,不妨假定它们都按一个平均亮度发光。还要考虑,离地球近的星,照到地球上的光要强一些,远一些就弱一些,把距离的因素也考虑进去。如果宇宙是无限的,恒星和恒星之间不会有暗区,地球的上空不会是黑的,而且比白天亮得多,大约相当于天空中布满了太阳那么亮!

奥伯斯的理论告诉我们,夜晚的星空是亮的,是白夜;而人们的实际观察,夜晚的星空是黑的,是黑夜。理论和实际发生了矛盾。

提出这个矛盾,奥伯斯不是第一人。1610年,天文学家开普勒就反对过宇宙无限的说法,他认为,如果天空的星星无限多,夜晚的星空就应该是亮的。

理论和实际发生矛盾,其中必定有原因,只是一下子还不知道问题出在哪里。从奥伯斯开始,不断地有人探讨矛盾的根源,推动了学术的发展,促使人们去思考宇宙到底是什么样的。

为了解决矛盾,曾经出现过许多说法。

有人说,星空中存在着吸光物质,比如尘埃之类的物质,吸光物质吸收了星光,使得天空黑了下来。

有人说,奥伯斯的理论,是根据恒星均匀地分布在空中计算的,而实际的恒星分布并不均匀,有的星区恒星多,有的星区恒星少,宇宙中有亮区和暗区,地球的位置在于暗区。

有的人倒是赞同奥伯斯的理论,只是说,奥伯斯假定了恒星永远在那儿发光,要考虑到恒星也有个寿命问题,要是恒星的平均寿命很短,那么遥远的恒星在“死亡”以前发出的光到不了地球。

还有一种理论,认为宇宙起源于原始火球的大爆炸,大爆炸以后,出现了许多星云,逐渐凝聚成各种天体。大爆炸以后,宇宙膨胀开来,大量恒星远离我们而去。这样,这些恒星的光也不能到达地球。

也还有这样的推论,如果宇宙存在的时间太短,那些距离我们十分遥远的星光,还没有射到地球上来呢。

也许还会出现一些新的解释,总之,白夜和黑夜的问题已打开了人们的思路。只要无法推翻奥伯斯的理论,那就得找出原因来说明这个相互矛盾的事实。

㈨ 为什么夜晚的天空总是黑暗的

“黑夜给了我黑色的眼睛,我却用它来寻找光明。” ——顾城

诗人笔下的夜色,总带着浪漫和神秘。然而,天空中发光的星星数不胜数,为什么夜晚总是黑暗的呢?

晴朗的夜空,你或许见过天空微微发亮的稀薄带状物,犹如一抹浅浅的云。这条带状物包含了构成银河系数以亿计的发光恒星,由于遥远,我们无法辨别出它们各自的星光,只看到一片弥漫的稀薄亮光。

银河系约有2千亿到4千亿颗恒星,本身直径约为10万光年。这么遥远的距离使得星光变得极其暗淡,意味着我们看见的只是这些星星的光芒共同累积形成的一片微光。

银河系又是构成大得多的本星系群的大约40个星系之一,其他成员还有大、小麦哲伦星云以及仙女星系等。现今天文观测技术精度的进步,我们已经知道星系本身还会聚成超星系团。我们的本星系群又隶属于更大的本超星系团。我们的天空(宇宙)最远到哪里?它是否无穷大呢?我们其实并不知道。

夜色变暗的问题已经困扰天文学家好几个世纪,并且引出了一个着名的悖论——奥伯斯佯谬(Olbers' paradox)。

一、何谓奥伯斯佯谬

他进一步解释,既然宇宙在膨胀,那么过去的宇宙必然较现在更小。如果将时间回溯到足够远的过去,所有物质会越靠越近,直到回到宇宙创生的那一刻,也就是所谓的宇宙大爆炸。

在哈勃以前,人们都认同稳恒静态的宇宙观念,那些意识到引力理论导致宇宙不可能静态的科学家并没有提出宇宙膨胀,而是试图去修正他们的理论。甚至爱因斯坦(Albert Einstein)于1915年发表广义相对论时还肯定宇宙是静态的。

现在我们已经知道,宇宙中传播的大部分光子并非来自恒星,而是远在恒星形成之前就已存在、充斥于宇宙的远古之光。大爆炸38万年后,随着原子形成,空间开始透明,由于光与辐射能够长距离自由传播,不被散射或吸收。这些宇宙的第一道光芒在传播至今的过程中,随着它所穿越空间的不断膨胀,其波长也不断拉长。这些光线穿越时空来到现在的地球时,波长已经被空间膨胀拉长到超出可见光的范围。事实上,这些光线落在了微波的频率范围,被称为宇宙微波背景辐射(cosmic microwave background)。这样一来,宇宙有个起源已是不容置疑了。

接下来,奥伯斯佯谬的解答马上就要揭晓了。

五、奥伯斯佯谬的科学解答

前面已经提到,夜空之所以黑暗并非因为宇宙的大小有限;据目前所知,空间很可能无限延伸。也不是因为遥远的星光过于昏暗;我们看得越远,能看到的星系数量越多,累积起来的光线足以照亮整个夜空。更不是因为星际尘埃和气体的遮挡和吸收光线;只要时间够久,这些挡路的物质最终也会发出与恒星同样的亮光。

这些都不是让夜空黑暗的缘由。真正的原因其实比上述各种猜想更简单,也更深刻。夜空之所以黑暗,是因为宇宙有个起源。

光,以每秒30万千米的速度传播,相当于每秒绕地球7圈半。这个速度是宇宙的速度极限,没有任何东西的速度可以比它更快。但是,从宇宙尺度上讲,光速又太“慢”。地球到银河系内距太阳最近的恒星比邻星( Proxima Centauri)之间的距离,大到光波必须耗时4.3年才能从比邻星传递到地球。

正是宇宙的膨胀和光速太慢,对我们视界有了限制,才得以揭开奥伯斯佯谬的面纱。由于宇宙年龄138亿岁,只有离地球够近的恒星光线才会最终到达地球被我们所见。宇宙膨胀则使得情况更加复杂。当一个星系在100亿光年之外,意味着它所发出的光穿越了100亿年的时空才到达地球。在这100亿年里,空间膨胀已把该星系与地球之间的距离拉长,真正的距离早已变成这个数字的几倍。

而200亿光年外的另一个星系则不在我们的观测范围之内,它发出的光始终在前来地球的途中,但永远不能到达地球,我们永远看不到。它也无法为我们的夜空增添任何亮度。我们在太空中最远只能看到宇宙年龄所允许的范围。

我们所见的星空其实只是整个宇宙的一小部分,称为可观测宇宙。它是以银河系为中心,以138亿光年为半径的一个球体区域,其球体表面就是我们的宇宙学视界。宇宙学视界就是对我们观测能力的根本限制。那些在视界边缘外的恒星光线永远无法进入我们的视野,又怎能照亮我们的夜空?

随着宇宙年龄的增加,可观测宇宙会不断变大,每一年其半径增大1光年。很不幸,最终可观测宇宙的增大无法赶上宇宙空间的加速膨胀,我们能够看到的星系必将越来越少,我们的天空将越来越暗。

由此可见,在现代的膨胀宇宙模型里,奥伯斯佯谬根本不存在。回答奥伯斯的问题:“为什么夜晚的天空总是黑暗的?” 答案就是,因为宇宙起源于大爆炸且在不断膨胀。

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