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今天咱们来探讨一下漆黑的太空背后的秘密，相信大家都曾经在黑夜里边仰望过星空，看到了满天繁星，小的时候，还在天上不停地找北斗七星，其实中国的古人也是对星空充满了遐想，还由此发展出了星象学，有些人甚至可以通过夜观天象来判断人世间的吉凶，很多人也想当然的认为，如果人们来到太空，没有了大气层的遮挡，是不是就可以一览太空的明亮了呢？星空应该是更加璀璨，更加美丽吧？而事实上却不是这样。  星象学 当年，美国的阿波罗号宇宙飞船登上了月球，大家期待着，可是等他们发回来照片的时候，很多人很吃惊都呆住了，怎么了？宇宙的背景是一片漆黑，星星们都不见了，甚至有人还提出质疑说这个阿波罗号到底有没有登上月球啊？然而随着越来越多的国家进行了太空之旅，并发回来外太空的照片之后，人们发现大家真的是冤枉阿波罗号了，外太空确实是很黑的。  外太空确实是很黑 No.1 奇特的大气层 那问题就来了，太空要是黑的，为什么我们在地球上反而是可以看到满天的星星，这是因为地球有大气层，我们来详细说一下。 大气层是围绕着地球的一层混合气体，随着高度的不同，大气层里边所含有的元素也不同，因此每个高度的大气层也会表现出不同的特点。 目前大家认为大气层可以大致地分为对流层、平流层还有多个层次，一般我们要是乘坐飞机的话就是飞在平流层，因为这一层大气流动的比较平稳，而人类也会利用增温层来实现短波、无线电通讯，让远隔重洋的人们可以相互的沟通，而在散逸层之外，虽然仍有稀薄的气体还有基本粒子，但是一般来说我们就把它算作是外太空了，大气层是人类的保护伞，它帮助人类抵挡了有害的宇宙射线，还让地球免于变成火星那样荒凉的世界。  大气层的结构 大气层如同一个巨大的透镜，或者说是一个巨大的遥视场，能够将遥远的恒星所发出来的一些光可以反映出来。 说到这有些爱思考有可能要问了，那漂浮在太空中的那些哈勃天文望远镜，还有那些国际空间站上的宇航员，不是也可以拍到布满繁星的星图吗？是因为他们并没有真正地离开地球的大气层。哈勃天文望远镜距离地面是559公里，国际空间站距离地面是400公里左右，都没有超过散逸层，一旦是真的超过散逸层了，除了太阳系的星体就拍不到其他的星星了。  经过处理的太空照片 科学家说太空飞船从外太空传回的太空照片，如果不经过后期处理，看上去的就是一片漆黑，听到这相信大家这个时候脑海中会有一个大问号，为什么？星星都去哪了呢？在回答这个问题之前，让我们先来谈一谈奥尔伯斯悖论。 No.2 奥尔伯斯悖论 奥尔伯斯悖论是由德国的天文学家海因里希·奥尔伯斯在1823年提出来的，他当时思考的一个问题，为什么夜空不是明亮的呢？当时人们普遍认为说，我们可以观测以及感知的宇宙是静止的、不动的、无限大的，而且时间也是无限的。就基于这一点，奥尔伯斯就推断出天空应该是明亮的，因为，从数学上可以证明将会有无数的恒星覆盖天空的每一个点，然后无论我们望向天上的哪一个位置，都应该见到一粒恒星，星与星之间不应该有黑暗的位置，黑夜的时候整个天应该是光亮的才对，然而事实告诉我们，外太空不是明亮的，而是漆黑的，那么这该怎么解释？ 奥尔伯斯自己提出了一种假说，他是说宇宙不是透明的，宇宙是有着黑暗的星体的，比如说有不会发光的星体，宇宙尘埃，还有宇宙气体等等。而由于这些物质的阻挡，就使得从极远处传来的光线只能传播一段有限的距离，而不能到达地球。人的眼睛能够看到的东西是因为人眼感受到了可见光，而如果那些光线没有到地球这儿，当然也就看不见了，那就是黑的了。 这个理论听起来似乎是有些道理，但是物理学家听不下去出来抗议了。他们说根据热学的第一定律，能量守恒，这些所谓的阻挡物，也就是行星尘埃等等这些物质，最终是会被加热的，能量传回来了吗？然后他们自己也会变成发光体，要按照这个说法，那就又回到悖论的结论了，天空应该是明亮的呀。  天空应该是明亮的 在奥尔伯斯悖论提出之后的100多年里，人们一直在绞尽脑汁期待可以找出一些合理的解释，但常常是四处碰壁，直到一个人的出现。这位美国天文学家观测到了一种非常特别的宇宙现象，才得以让这个悖论至少可以找到说得通的解释。这位天文学家就是大名鼎鼎的爱德温·鲍威尔·哈勃，没错，哈勃天文望远镜就是以他的名字来命名的，是为了向他表达敬意。 No.3 哈勃定律 哈勃最伟大的成就之一就是发现了哈勃定律，他通过观测星系发现，星体远离地球的速度和它们和地球之间的距离是成正比的。怎么说？简而言之就是一个星体离地球越远，那么它远离地球的速度就会变快。  哈勃定律 那么哈勃是怎么发现的呢？这里就又提到一个概念了，就是多普勒效应，多普勒是奥地利的一位数学家物理学家，有一次他路过一个铁路的交叉处，这个时候恰巧有一列火车从他身边开过去，突然发现火车从远而近的时候，这个气笛声是逐渐变大了，但是音调变得纤细了，而火车从近而远的时候，汽笛声音变小了，但是音调变得越来越雄厚了，他突然来了兴致，感觉这是一个不寻常的物理现象，并赶紧进行了研究。 最后，他发现当声源离观测者而去的时候，声波的波长会增加，但是频率会降低，但是等声源逐渐地接近观测者的时候，声波的波长会减小，而频率会变高，不断的研究不断的发现，后来大家才知道，不仅仅是声音，多普勒效应也体现在光的运动当中，这张图是一张光谱，由上而下波长是由小变大，图中彩色的那么一小段就是可见光，波长在这个范围的光人的肉眼就可以看得到了，而说到这儿我们也得感叹一下，相比整个光谱，咱们可见光的范围也有点太小了，肉眼能够看到的东西真的是太有限了，而这个宇宙中人眼看不到却真实存在的物质，比起人们能够看得到的要多得多。  多普勒效应 咱们继续说光的多普勒效应，当一个星体快速远离地球的时候，它发出的光波的波长就会增加，而光谱就会向图片上红色的那一边移动。天文学上说这叫红移，反之就是蓝移，天文望远镜拍摄出来的，经过后期处理的一些星系图就有这个规律，就是说越是远离地球的星系，看起来它们的颜色会偏红。 我们再打一个比方，我们现在看太阳看到它发出的光是黄白色的，对吧？但是，如果太阳一直远离我们而去，我们眼中看到的太阳光就会慢慢地变成橙红色，再远一些就变成了红、深红、暗红了，直到看不见。而哈勃在通过观测星体运动的速度和方向的时候也发现了一个问题，星星们都在离我们而去，他判断出这个宇宙并不是静止的，而是在不断膨胀的。 No.4 漆黑太空的原因 哈勃关于宇宙膨胀的观测结果，让科学家们终于是给奥尔伯斯悖论找到了一个解答。 按照当前科学界的说法，宇宙是在138.2亿年的大爆炸中形成的，然后一直在不断地膨胀，如果说大爆炸的那一刻，宇宙中的一片光明就像恒星表面一样亮的话，那么随着宇宙的不断膨胀，星体之间的距离也就会越来越大。  宇宙不断膨胀 现在有研究表明，宇宙在以超过光速的速度在膨胀着，那么很多古老而又遥远的信息，他们发出的光根本就没有机会抵达地球了。还有很多星系因为宇宙的膨胀而使得他们的星光不断地加快红移、红移，等到超过了一定的距离，这些光就会转移到肉眼可见的光谱之外了，从而使这些行星都不可见了。当然了，这些都是基于宇宙大爆炸理论而做的一些推理和解释。 关于咱们刚才提到的宇宙的诞生，其实还有不少有趣的理论和推想，咱们有机会再分享。 No.5 牛顿与哈雷趣闻 大家都知道牛顿是一位伟大的科学家，也有很多人知道，他更是一位虔诚信神的人，他在出版科学巨著《自然哲学数学原理》时就写过一段话很有名，大意是说，整个宇宙如此尽善尽美，必定是伟大造物主的杰作。  伟大造物主的杰作 然而牛顿的一位好朋友哈雷就是发现哈雷彗星的哈雷，对此向来是不屑一顾，哈雷觉得哪有神？有一天他去牛顿家里去拜访，看到牛顿家里有一个太阳系模型，中央是一个镀金的太阳，周围是各大行星，各自有序地排列整齐，一拉手柄各大行星立刻在自己的轨道上运行，井然有序。哈雷看到之后赞不绝口，一边把玩了一边随口问道，这是谁做出来的？牛顿说，没人制作，它就是由各种零件偶然间自己组成的。  太阳系模型 哈雷以为牛顿在跟他开玩笑，坚持要问到底是谁做的，还说能够做出如此精妙的模型，这个人一定是个天才。这个时候牛顿就拍着他的肩膀说，这个模型虽然是十分精巧，但是比起真正的太阳系实在是显得微不足道。小小的模型你上去相信一定是有人制造的，相比之下，比这精妙1亿万倍的大星系，岂不是造物主的杰作吗？牛顿这番话让哈雷恍然大悟。 对此，你们怎么看呢？欢迎在评论区留言交流。 |
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