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在白天,天空湛蓝,透着一股令人愉悦的感觉,阳光刺眼,让我们不忍直视。
到了晚上,天空却一片漆黑,点点繁星,宛如一颗颗宝石镶嵌。
明明是一颗颗发光发热的恒星,天空为何如此黑暗?
天文数字的恒星存在,光源强度超乎想象,为何银河系依旧没有被照亮?
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地球被太阳照亮,跟距离和光照密度关系很大。
太阳与地球的距离差不多1.5亿公里,这个距离,放到太空中,就显得非常非常近了。
丈量宇宙的尺度是光年,1.5亿公里,在光面面前,就好像蚂蚁跟大象做比较。
在近距离下,太阳光以很高的密度抵达地球。
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地球每平方米接收到的太阳辐射功率约1368瓦,相当于上千个家用灯泡同时照射。
地球被大气层包裹,气体分子会散射太阳光,这就是白天天空呈蓝色的原因。
光线填满了整个视野,天空看起很舒服。
太阳的亮度远超太阳系内其他天体,光强足以覆盖地球的观测范围,自然能把地球照亮。
我们看到东西,需要光线发射,茫茫宇宙中,真空一片,没有介质反光,也就变得漆黑一片了。
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恒星很稀疏,宇宙是空旷的荒漠。
银河系拥有2000亿颗恒星,银河系的直径约18万光年,厚度也超过1000光年,把恒星均匀铺开后,两颗恒星的平均距离约4光年。
假设把太阳缩小成一粒芝麻,那么离它最近的比邻星会在1000公里外。
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如此稀疏的分布下,恒星的光会在传播中持续稀释。
一颗和太阳亮度相当的恒星,在4光年外的光强,仅为太阳在地球处的几十亿分之一。
我们夜晚看到的星星,其实是银河系中离地球较近的恒星,它们的光强总和,也远赶不上太阳光的几亿分之一。
光传播有着时间差,宇宙中的一切光源,并不是实时同步的。
光的传播速度是30万km/s,看起来非常非常快,放在宇宙中,却如同蜗牛一样慢。
丈量宇宙的尺度是光年,银河系中,距离地球1万光年的恒星,它发出的光需要1万年才能抵达地球。
就拿北斗七星来说,它们发出的光,需要70到120年,才传到地球上。
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宇宙在膨胀,导致光在褪色
20世纪初,天文学家哈勃发现,宇宙正在膨胀,且离地球越远的天体,远离速度越快。
这个膨胀作用,导致光线的红移,可见光会因空间拉伸而变成波长更长的红外线,微波,最终脱离我们肉眼的观测范围。
在银河系外的天体,红移效应更明显。
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银河系内的遥远恒星,光线也会因局部空间的膨胀而轻微衰减。
所以,光在传播中会自动褪色,即便能抵达地球,也很难被我们感知到。
星际物质遮挡,切断了光的传播路径。
银河系很大,并不是只有恒星,就好像我们小小的太阳系一样,有行星,小行星,奥尔特云。
银河系中,同样有大量的星际尘埃,气体云这些物质。
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这些物质会像浓雾一样,吸收或散射恒星发出的光线。
科学家研究发现,银河系内的星际尘埃能遮挡约30%的恒星光线,更远距离的光线,会被多层尘埃完全吞噬。
光的传播路径被切断,就好像一堵墙,挡住了光的去路,所以,银河系看起来很黑暗。
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