[科普中國]-夜空為什么是黑色的？

當太陽緩緩落山，天空暗了下來，天空就變成了黑色的，你有沒有思考過這是為什么呢？

你可能會說是因為地球自轉，背向太陽的一面沒有太陽照耀就是黑夜。但在宇宙中太陽并不是唯一的發(fā)光體，宇宙中充滿了無數(shù)個恒星構成的星系，我們看到的滿天繁星，都是會發(fā)光發(fā)熱的“太陽”。

在浩瀚的宇宙中，一顆恒星的光芒很微弱，但是無數(shù)顆恒星的光芒合起來是非常明亮的，可為什么夜空還是黑的呢？

1826年，奧伯斯提出夜空為什么是黑的這個問題。如果宇宙是無限的，那么天空將均勻地布滿恒星，整個天空將顯得很明亮。實際情況則是，空間并非透明，從遙遠空間射來的星光被星際物質吸收了。這種理論和觀測之間的矛盾，就是著名的奧伯斯悖論。

還有人用大爆炸理論解釋這一現(xiàn)象。宇宙大爆炸理論認為，我們的宇宙最開始是一個溫度極高、體積極小的火球。在距今大約200億年前，這個火球發(fā)生了大爆炸，在大爆炸中誕生了我們的宇宙。

在空間膨脹，溫度降低，物質的密度減小的過程中，原先的質子、中子等等結合成氘、氦、鋰等元素。后來又逐漸形成星系、星系團等天體。

在宇宙形成的早期，宇宙剛剛開始膨脹，還比較小、比較擁擠，星系碰撞、合并是很普遍的現(xiàn)象。當時大量小星系落到其他星系中，漸漸形成像銀河系這樣較大的星系。

宇宙的狀態(tài)是逐漸膨脹，就像一個在不斷充氣的氣球。在膨脹的同時，大量恒星逐漸遠離地球，這些恒星的光也不能到達地球。所以，在地球上看到的星空是黑色的。

但這些理論看似有道理，但又不能很好地解釋奧伯斯悖論。

而第一個對奧伯斯悖論做出合理解釋的是美國詩人愛倫·坡。他認為，遙遠恒星的光沒有照亮星空的原因是它們還沒有到達地球，而我們無法看到比宇宙更遠的地方。

宇宙的歷史有150億年，強大的天文望遠鏡能幫助我們看到某顆在100億年前發(fā)出的光的恒星，但是這還不夠。

物理學家開爾文對愛倫·坡的解釋進行了量化。開爾文的計算表明，我們至少要能看到數(shù)百萬億光年遠的范圍，才能使得夜空變得明亮。由于宇宙的年齡現(xiàn)在遠小于1萬億年，所以夜空是黑的。

本文由中國人民大學附屬中學第二分校一級教師王和意進行科學性把關。

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