为什么夜晚的天空是黑色的?

为什么夜晚的天空是黑色的?

早就关注这个问题了,今天终于得空来回答。

嗯,我只是一个天文爱好者,若有错误还请高手来指正。

首先来说,这个问题应该两层意思,即1,夜晚的天空相对于白天的天空,为什么是黑色的;2,白天的天空只有一个恒星,却是“白色”的,夜晚的天空有那么多的恒星,为什么却是黑色的。

第一个问题很好回答,而且一楼已经有了很好的答案,太阳的光+大气层的散射,导致白天的天空是明亮的。

随之第二个问题就来了,既然一颗恒星就能使天空如此明亮,那么在夜晚,虽然没有太阳这颗恒星的照耀,宇宙中却有数不尽的恒星,他们的光芒为何不能点亮我们的夜空呢?

这个问题要从几个方面来回答。

一,假设我们的宇宙是一个“平滑”的、无限的宇宙,那么我们站在宇宙的任何一点,都应该能看到无限的恒星,这些恒星的光芒应该能点亮我们的天空。但不幸的是,恰恰我们的宇宙不是无限的。它是一个有边界的宇宙,它的边界就是时间的起点,即所谓的“大爆炸”发生的那一刻。我们可以把宇宙想象成一个气球(为了好理解,先不用去理会气球是否在膨胀,暂且认为它就是一个“静止”的气球),然后我们把它拿到一个墙壁和地板全被刷成黑色的、很大很大的屋子里面。我们和所有的恒星、星系、星系团都均匀分布在这个气球之内,而我们此时站在气球内部的某个点上,假设我们有能力看到所有恒星的光芒,却也只是来自气球内部,气球外的空间,我们是看不到的,因为它们存在于大爆炸之前。而来自气球内部的这些星光,它们的能量无论如何也无法点亮气球外的黑色屋子,我们的夜空,可以看做就是这间屋子在我们的视野最远处的背景,因而它是黑色的。

二,上面所说的还只是一种“我们能看到宇宙内所有恒星”的理想状态,而事实上是,我们无法看到宇宙里的所有恒星,至少是肉眼无法看到。我们的宇宙是在急速膨胀中的,因而我们可以认为,宇宙中的所有物质都在互相远离,星与星之间也是如此。我们知道,光是以波的形式进行传播的,当一个光源离我们越来越远时,光波被我们接收时就会越来越长,即所谓”红移“,当一个恒星离我们越来越远,以至于它发出的光波到达我们这里时已经被拉的太长了,直至变成我们肉眼无法看到的红外线,那么这颗星我们也就无法看到了。因此我们的肉眼实际上是无法看到宇宙中所有恒星的光芒的,我们看到的只是很有限的一小部分而已。还记得上面的那个黑屋子么,整个气球内部的星光都无法点亮后面的背景,何况是有限的那一点呢。