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在白天,天空湛藍,透著一股令人愉悅的感覺,陽光刺眼,讓我們不忍直視。
到了晚上,天空卻一片漆黑,點點繁星,宛如一顆顆寶石鑲嵌。
明明是一顆顆發光發熱的恒星,天空為何如此黑暗?
天文數字的恒星存在,光源強度超乎想象,為何銀河系依舊沒有被照亮?
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地球被太陽照亮,跟距離和光照密度關系很大。
太陽與地球的距離差不多1.5億公里,這個距離,放到太空中,就顯得非常非常近了。
丈量宇宙的尺度是光年,1.5億公里,在光面面前,就好像螞蟻跟大象做比較。
在近距離下,太陽光以很高的密度抵達地球。
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地球每平方米接收到的太陽輻射功率約1368瓦,相當于上千個家用燈泡同時照射。
地球被大氣層包裹,氣體分子會散射太陽光,這就是白天天空呈藍色的原因。
光線填滿了整個視野,天空看起很舒服。
太陽的亮度遠超太陽系內其他天體,光強足以覆蓋地球的觀測范圍,自然能把地球照亮。
我們看到東西,需要光線發射,茫茫宇宙中,真空一片,沒有介質反光,也就變得漆黑一片了。
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恒星很稀疏,宇宙是空曠的荒漠。
銀河系擁有2000億顆恒星,銀河系的直徑約18萬光年,厚度也超過1000光年,把恒星均勻鋪開后,兩顆恒星的平均距離約4光年。
假設把太陽縮小成一粒芝麻,那么離它最近的比鄰星會在1000公里外。
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如此稀疏的分布下,恒星的光會在傳播中持續稀釋。
一顆和太陽亮度相當的恒星,在4光年外的光強,僅為太陽在地球處的幾十億分之一。
我們夜晚看到的星星,其實是銀河系中離地球較近的恒星,它們的光強總和,也遠趕不上太陽光的幾億分之一。
光傳播有著時間差,宇宙中的一切光源,并不是實時同步的。
光的傳播速度是30萬km/s,看起來非常非常快,放在宇宙中,卻如同蝸牛一樣慢。
丈量宇宙的尺度是光年,銀河系中,距離地球1萬光年的恒星,它發出的光需要1萬年才能抵達地球。
就拿北斗七星來說,它們發出的光,需要70到120年,才傳到地球上。
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宇宙在膨脹,導致光在褪色
20世紀初,天文學家哈勃發現,宇宙正在膨脹,且離地球越遠的天體,遠離速度越快。
這個膨脹作用,導致光線的紅移,可見光會因空間拉伸而變成波長更長的紅外線,微波,最終脫離我們肉眼的觀測范圍。
在銀河系外的天體,紅移效應更明顯。
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銀河系內的遙遠恒星,光線也會因局部空間的膨脹而輕微衰減。
所以,光在傳播中會自動褪色,即便能抵達地球,也很難被我們感知到。
星際物質遮擋,切斷了光的傳播路徑。
銀河系很大,并不是只有恒星,就好像我們小小的太陽系一樣,有行星,小行星,奧爾特云。
銀河系中,同樣有大量的星際塵埃,氣體云這些物質。
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這些物質會像濃霧一樣,吸收或散射恒星發出的光線。
科學家研究發現,銀河系內的星際塵埃能遮擋約30%的恒星光線,更遠距離的光線,會被多層塵埃完全吞噬。
光的傳播路徑被切斷,就好像一堵墻,擋住了光的去路,所以,銀河系看起來很黑暗。
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