那为什么太空是黑的呢？太阳却照亮地球

发布者：白色荆棘谷 2024-12-19 12:20

当你在夜晚抬头仰望星空时，有没有想过一个问题：太阳能够将距离它1.5亿公里的地球照得亮堂堂的，可为什么在浩瀚的宇宙中，却几乎是一片漆黑呢？这难道不奇怪吗？

我们先从太阳说起。太阳是一颗巨大的恒星，它的直径大约是139.2万千米，相当于地球直径的109倍。太阳的质量约为2000亿亿亿吨，占太阳系总质量的99.86%。它的能量来源主要是核聚变，每秒大约有6亿吨的氢聚变成氦，在这个过程中，会释放出大量的能量，其中只有大约二十二亿分之一的能量到达了地球，但这已经足够照亮我们的星球了。

那为什么太空是黑的呢？

如果宇宙是无限的、静态的、均匀的，那么无论你往哪个方向看，都应该能看到一颗恒星。就像你在一片无限大的森林里，无论你朝哪个方向看，最终视线都会碰到一棵树。按照这个理论，整个夜空都应该像太阳表面一样明亮，可事实并非如此。

这里我们来简单算一下。假设宇宙中恒星的分布是均匀的，每颗恒星的发光强度平均为L，恒星的平均距离为r。我们以地球为中心，考虑一个半径为R的球壳，球壳的厚度为ΔR。那么这个球壳内的恒星数量N = 4πR²ΔR/ r³。这些恒星在地球上产生的光照强度总和I = N×L/4πR²。当我们让R趋向于无穷大时，理论上光照强度I应该趋向于无穷大，可现实却是夜空是黑暗的。

这就引出了对这一现象的解释。

宇宙在膨胀。20世纪20年代，哈勃发现了宇宙在膨胀。宇宙中的星系都在相互远离，而且距离越远，远离的速度越快。这就好比你在烤一块葡萄干面包，当面包膨胀时，葡萄干之间的距离在增大。由于宇宙的膨胀，远处星系发出的光产生了红移现象。红移简单说就是光的波长变长了，光的能量降低了。一些遥远星系发出的光，因为红移变得波长很长，已经不在可见光范围内了，变成了我们肉眼看不到的红外线甚至微波等，所以我们看不到它们，这使得宇宙看起来没有那么亮。

宇宙有年龄。宇宙大约诞生于138亿年前的大爆炸。这意味着我们只能看到138亿光年范围内的天体发出的光。更远的天体发出的光还没有足够的时间到达我们这里。就像你在一个房间里，灯刚刚打开，房间的角落还没有被光照亮，因为光还没有传播到那里。宇宙中还有很多地方的光还在“赶路”，所以我们看到的宇宙是黑暗的。