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為什麽地球能接收到太陽光,而地球和太陽之間的區域,卻是漆黑?

2024-11-05科學

在太陽系八大行星裏,就地球這顆行星現在有生命。生命一出現,地球可就熱鬧多了。特別是人類冒出來之後,地球上好多奧秘都被揭開了。科學家琢磨著,地球能有生命,主要是滿足了生命誕生的三個基本條件,啥條件呢?合適的溫度、足夠的空氣、豐富的水資源唄。要是別的行星也能達到這仨條件,那誕生生命的可能性也老大了。除了這仨基本條件,科學家覺得地球的大氣層和磁場也相當關鍵。大氣層能擋住宇宙裏各種各樣的輻射和太陽紫外線。要是沒大氣層,宇宙輻射和太陽紫外線就直接往皮膚上招呼,生物可就慘嘍。

地球磁場可有大本事,能緊緊拽住大氣層,不讓大氣層被太陽風給吹跑嘍。科學家琢磨啊,火星上咋就沒誕生生命呢?嗨,就是因為火星沒磁場啊。沒了磁場的火星,那大氣層就像沒根的草,很快就被太陽系的風吹得沒影了。太陽對生命來說,那可是又重要又危險的家夥。科學家研究出來了,太陽大概能活100億年呢。到現在,太陽都已經燒了50億年啦。再過50億年,太陽這一輩子就到頭嘍,到時候它就變成一顆紅巨星,水星、金星、地球的軌域都得被它吞進去。最後呢,太陽會變成一顆白矮星。不過50億年對人類來說,那可太長太長嘍。看到這兒,好多人可能就納悶兒了:為啥太陽能燒這麽老長時間,咱地球這兒的火咋就滅得那麽快呢?

咱這太陽啊,能熊熊燃燒這麽老長時間,靠的是它內部核聚變那反應呢。咱地球上要想燒起火來,那可得有氧氣才行,沒氧氣的話,火「嗖」一下就滅了。科學家研究發現啊,太陽內部那核聚變反應可是一刻不停。核聚變一反應,光子和熱量就給釋放出來了。咱現在都知道,太陽光跑到地球得花8分鐘呢。不過這太陽光可不是一下子就產生的,科學家研究後得出結論,地球上接收到的太陽光,那可是15萬年前就產生了的。科學家還發現,太陽每秒鐘能釋放出400萬噸氫呢,這些氫就轉化成能量跑出去了,而且這些氫從太陽內部跑到太陽表面,那可得花15萬年前的時間呢。

咱地球上能接到的太陽光熱量啊,就只有22億分之一呢。可您別小瞧這22億分之一的能量啊,它就相當於地球上100萬噸煤炭一塊燒出來的能量總和呢。您就從這兒看吧,太陽的能量對咱人類來說,那就是怎麽用都用不完的。眼巴前兒呢,科學家正熱火朝天地研究可控核聚變呢。這可控核聚變要是真能徹底搞成了,那人類的科技肯定得蹭蹭往上漲一大截子。太陽是顆恒星,宇宙裏恒星可海了去了。咱一擡頭瞅見的星星啊,其實都是宇宙裏的恒星。16世紀那時候啊,不少科學家就好趁著晚上拿望遠鏡瞅宇宙裏的天體。當時有個大名鼎鼎的物理學家叫開普勒,他觀測宇宙的時候發現,宇宙裏老有一片亮晶晶的星星。後來他琢磨著,這一大片周圍能發光的星星啊,其實就是星系。

可讓他納了悶兒的是,恒星這不自己就能發光發熱嘛,那為啥宇宙裏還有老多黑乎乎的地兒呢?為了搞明白這事兒,科學家們那可沒少費腦筋,想了不少轍。1826年的時候,有科學家頭一回把這秘密給揭開了。是德國的物理學家歐伯斯提出來個歐伯斯悖論。就當時那情況,這理論可老超前了。歐伯斯尋思啊,宇宙要是又穩定又無限大,那時空就跟張大餅似的,平平展展的,上頭就該均勻地分布著能發光的玩意兒。他這解釋雖說有了,可只能證明宇宙裏恒星是真有,卻沒法說清為啥宇宙黑咕隆咚的。照光在宇宙裏傳播的速度,不管光從哪兒射出來,都該能照到地球上來呀,這麽著的話,夜空就不該是黑的呀。

科學家研究出來的結果告訴咱,宇宙裏的恒星那可海了去了。就單說咱們銀河系吧,恒星大概有1000億顆呢。這些恒星啊,都能自個兒發光發熱。咱都知道,光速是宇宙裏飛得最快的,每秒大概能跑30萬千米。要是宇宙是一動不動的,那宇宙裏就不該有黑夜。為啥呢?雖說光速在宇宙裏傳得也有限吧,但光子一個勁兒地在宇宙裏跑,肯定能把宇宙給照得透亮。海因裏希·奧博斯提出這個說法之後,也想解釋解釋。他尋思啊,可能宇宙裏其他恒星發出來的光,讓別的天體或者宇宙塵埃給擋住了。那真是這麽回事兒嗎?按照愛因斯坦的理論呢,光線可不能平白無故就沒了。要是光線被宇宙塵埃擋住了,咱應該能瞧見光線折射或者反射的現象啊,可在宇宙裏咱啥都瞅不見,所以光線肯定不是被宇宙塵埃擋住的。

一直到19世紀,艾德文·哈伯冒出來了,這才把宇宙為啥漆黑一片給解釋明白了。那時候哈伯30歲,被韋遜山天文台給聘用了。他就借著天文台那望遠鏡瞅宇宙呢,這望遠鏡可不得了,是當時世界上最大的,口徑居然有2.5米。哈伯靠著這望遠鏡把宇宙裏的造父變星給認出來了,還拿它來算這些星雲之間的距離。他算出銀河系的範圍有10萬光年。光年是個距離單位,1光年就是光跑一年的距離,那10萬光年就是光跑10萬年的距離唄。艾德文·哈伯研究了好些年發現,那些老遠的星系光譜有紅移現象,而且星系距離越遠,這紅移現象就越明顯。當時好多人都覺得這是都卜勒效應。

都卜勒效應呢,就是物體輻射的波長會因為光源和觀測者之間有相對運動而發生變化。咋變呢?在動著的波源前面啊,波就像被擠了一樣,波長變短了,頻率就高起來了;在動著的波源後面呢,情況正相反,波長變長,頻率也就低下去了。波源速度越大,這效應就越明顯。根據光波紅移和藍移的狀況,就能算出波源朝著觀測方向運動的速度。恒星光譜線位移能表明恒星順著觀測方向運動的速度,這就是都卜勒效應啦。不過呢,都卜勒效應可沒法完全說清為啥宇宙是黑咕隆咚的,一直到1929年的時候,哈伯做了好多分析之後發現,離地球越來越遠的星系啊,它們遠離咱們的速度是越來越快嘍。

這麽著說吧,拿數學方程式來表示就是:v = HD。這裏面呢,v就是河外星系往後退的速度,D呢是距離,H被叫做哈伯常數(啥意思呢?就是每隔開一段百萬秒差距的距離,星系往後退的速度就往上加一個數)。2013年普朗克衛星給的數據說啊,哈伯常數大概是67.8公裏每秒,這就是說每一個百萬秒差距(差不多326萬光年),星系的速度就多出來67.8公裏每秒。艾德文·哈伯後來又弄出個宇宙膨脹的理論。這理論剛出來的時候,好多科學家都驚著了,為啥呢?因為以前啊,人都覺得咱們這宇宙是一動不動的。可這宇宙膨脹的理論一下子就把人類對宇宙的老看法給打得稀巴爛。這麽一來,好多科學家就趕忙去觀測宇宙。最後一瞧,喲呵,艾德文·哈伯這個理論沒錯啊。這個理論可不得了,不光讓人類對宇宙有了新看法,還把宇宙為啥黑咕隆咚的給解釋明白了。

宇宙啊,它一直不停地膨脹呢,那膨脹的速度可不得了,遠遠超過了光速。科學家琢磨著,宇宙大爆炸剛過一秒鐘的時候,宇宙就「蹭」地一下膨脹到10萬光年那麽大範圍了。就這麽過了138億年,才成了咱們現在看到的宇宙這副模樣。到現在,宇宙還在一個勁兒地快速膨脹呢。您想啊,光速在宇宙裏飛的時候速度是不變的,可宇宙膨脹速度比光速還快,這就好比啊,光速還沒來得及到那兒呢,宇宙就變得更大了。所以宇宙裏那些黑咕隆咚的地方呢,就是光子還沒飛到唄。這個說法雖然能解釋為啥宇宙是黑的,可是太陽和地球之間距離就那麽點兒,為啥這一片兒還是黑的呢?

著名科學家費利斯呀,費老大勁兒做了老多研究才發現,銀河系外邊好多星系的光譜線,按說都該有自己發射的軌域。嘿,可它們不按套路出牌啊,偏離了自個兒原來的軌域不說,還朝著沒個準兒的方向瞎溜達,這到底咋回事兒呢?1922年的時候,科學家做了一堆實驗弄明白了。宇宙一直膨脹著呢,恒星發出來的光經過紅移現象後,路線就歪了,這麽一來,那些老遠老遠的恒星的光就到不了地球了。再說了,太陽和地球之間可不是啥都沒有,那片區域有好多宇宙塵埃和特小的物質。這些東西質素小得可憐,咱幾乎瞅不見它們。而且這些玩意兒沒法反射太陽光,所以那片地兒就黑咕隆咚的。

在宇宙的真空區域呢,沒有能吸光子的東西。光子沒東西吸引它,咱自然就瞅不見光亮嘍。在能瞧見的範圍裏,就算光到得了地球,可那都成不可見光了。為啥呢?空間膨脹把光波給拉長了呀,這麽一來頻率就跟著降低了。這紅移現象把光整成紅外線或者頻率更低的微波了,咱哪還能瞧見呢?除了這些個說法,科學家尋思宇宙裏肯定有那種神神秘秘、咱瞅不見的東西,這玩意兒可能會把光子吸走,這東西就叫做暗物質。好多朋友估計都聽過暗物質吧,這暗物質啊,早早就被科學家提出來了,最早提出來的科學家是荷蘭的楊.奧爾特。

太陽系邊緣的奧爾特雲,名字就是打他這兒來的。1932年的時候啊,奧爾特正研究銀河系自旋呢。他就發現,按現在這重力定律啊,根本沒法解釋銀河系最外邊那些天體為啥跑得那麽快。按道理說啊,越靠近銀河系中心的地兒,天體受重力影響就越大;離銀河系中心越遠呢,受的重力影響就越小,可它們產生的離心力又特別大。照這個理兒看啊,銀河系邊緣的天體早該被離心力給甩飛了,可為啥人家就能穩穩當當圍著銀河系轉呢?當時奧爾特就尋思,肯定有一種咱們瞅不見的神秘玩意兒,這玩意兒就被叫做暗物質。暗物質最有力的證據呢,就是重力透鏡效應,就像最典型的子彈星系團的重力透鏡那樣。

子彈星系團呢,是船底那旮旯兩個撞一塊兒的星系湊成的。要是不把暗物質扯進來,就照著這倆星系那點兒質素去算,根本就沒法出現那麽明顯的重力透鏡啊。所以呢,科學家就根據重力透鏡效應倒推出暗物質的存在嘍。科學家琢磨著,在咱們這個宇宙裏,那些能瞅見的物質,像恒星啊、行星啊、彗星啊、小行星啊、中子星啥的,總共也就占宇宙總質素的百分之5。可那瞅不見的神秘玩意兒暗物質呢,好家夥,占了宇宙總質素的百分之95呢。就從這占比上就能明白,暗物質才是真正拿捏宇宙的主兒啊。為了能把暗物質找出來,科學家可沒少費勁。在咱中國的四川省,建了個實驗室,這實驗室可深了,有2400米深呢,就在錦屏大河灣的下頭,這實驗室還是全世界最大的地下實驗室呢。

為啥把實驗室擱這兒呢?嗨,就因為這兒特安靜,宇宙射線都不咋來打擾實驗室。這麽安靜的地兒,才有可能逮著暗物質呀。這個實驗室基地呢,是當時清華大學的副校長發現的。那可是經過好多回考察、研討,才最終定下來的。2010年的時候,實驗室就開始正式幹活兒了。可這麽多年都過去了,科學家還是沒找著暗物質。科學家尋思著,暗物質可能比咱們想的還神秘呢。不過科學家可沒打算放棄找暗物質。以後人類科技要是進步了,保不齊就能發現暗物質了。要是暗物質真在宇宙裏待著,那光子消失沒準兒就跟它有關系呢。

眼巴前兒呢,科學家琢磨著,暗物質可不簡單,不但能管著天體咋運動,還能催著宇宙一個勁兒膨脹呢。可暗物質到底是個啥玩意兒,科學家到現在也沒個準信兒。科學家覺著吧,宇宙大爆炸之後暗物質就冒出來了,就跟宇宙的管理員似的,把宇宙弄得穩穩當當的。現在人類弄不明白的宇宙事兒可太多嘍。雖說人類對光子了解得不少,可光子也是個挺神秘的東西。在宇宙裏,光子可是獨一份兒有波粒二象性的物質,而且它歇著的時候質素是0呢。除了光子,科學家到現在還沒瞅見別的物質能有零質素的。所以有名的物理學家愛因斯坦就尋思,但凡有質素的東西,想達到光速都沒門兒,更別想超過光速嘍。

光這玩意兒真的就只是恒星核聚變弄出來的嗎?現在科學家也正使勁兒探索呢。小編覺著吧,人可是地球上最聰明的生靈,人的科技那是一個勁兒地進步發展。要是人就這麽一直不松勁兒地發展下去,用不了多久,肯定能把宇宙裏那些個奧秘都給揭開嘍,光子的奧秘也不在話下。小編盼著人能早點實作這夢想,到時候咱就知道宇宙到底咋來的了。盼著這天兒能早點兒到呢,大夥對這事兒有啥想說的不?