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为什么地球能接收到太阳光,而地球和太阳之间的区域,却是漆黑?

2024-11-05科学

在太阳系八大行星里,就地球这颗行星现在有生命。生命一出现,地球可就热闹多了。特别是人类冒出来之后,地球上好多奥秘都被揭开了。科学家琢磨着,地球能有生命,主要是满足了生命诞生的三个基本条件,啥条件呢?合适的温度、足够的空气、丰富的水资源呗。要是别的行星也能达到这仨条件,那诞生生命的可能性也老大了。除了这仨基本条件,科学家觉得地球的大气层和磁场也相当关键。大气层能挡住宇宙里各种各样的辐射和太阳紫外线。要是没大气层,宇宙辐射和太阳紫外线就直接往皮肤上招呼,生物可就惨喽。

地球磁场可有大本事,能紧紧拽住大气层,不让大气层被太阳风给吹跑喽。科学家琢磨啊,火星上咋就没诞生生命呢?嗨,就是因为火星没磁场啊。没了磁场的火星,那大气层就像没根的草,很快就被太阳系的风吹得没影了。太阳对生命来说,那可是又重要又危险的家伙。科学家研究出来了,太阳大概能活100亿年呢。到现在,太阳都已经烧了50亿年啦。再过50亿年,太阳这一辈子就到头喽,到时候它就变成一颗红巨星,水星、金星、地球的轨道都得被它吞进去。最后呢,太阳会变成一颗白矮星。不过50亿年对人类来说,那可太长太长喽。看到这儿,好多人可能就纳闷儿了:为啥太阳能烧这么老长时间,咱地球这儿的火咋就灭得那么快呢?

咱这太阳啊,能熊熊燃烧这么老长时间,靠的是它内部核聚变那反应呢。咱地球上要想烧起火来,那可得有氧气才行,没氧气的话,火「嗖」一下就灭了。科学家研究发现啊,太阳内部那核聚变反应可是一刻不停。核聚变一反应,光子和热量就给释放出来了。咱现在都知道,太阳光跑到地球得花8分钟呢。不过这太阳光可不是一下子就产生的,科学家研究后得出结论,地球上接收到的太阳光,那可是15万年前就产生了的。科学家还发现,太阳每秒钟能释放出400万吨氢呢,这些氢就转化成能量跑出去了,而且这些氢从太阳内部跑到太阳表面,那可得花15万年前的时间呢。

咱地球上能接到的太阳光热量啊,就只有22亿分之一呢。可您别小瞧这22亿分之一的能量啊,它就相当于地球上100万吨煤炭一块烧出来的能量总和呢。您就从这儿看吧,太阳的能量对咱人类来说,那就是怎么用都用不完的。眼巴前儿呢,科学家正热火朝天地研究可控核聚变呢。这可控核聚变要是真能彻底搞成了,那人类的科技肯定得蹭蹭往上涨一大截子。太阳是颗恒星,宇宙里恒星可海了去了。咱一抬头瞅见的星星啊,其实都是宇宙里的恒星。16世纪那时候啊,不少科学家就好趁着晚上拿望远镜瞅宇宙里的天体。当时有个大名鼎鼎的物理学家叫开普勒,他观测宇宙的时候发现,宇宙里老有一片亮晶晶的星星。后来他琢磨着,这一大片周围能发光的星星啊,其实就是星系。

可让他纳了闷儿的是,恒星这不自己就能发光发热嘛,那为啥宇宙里还有老多黑乎乎的地儿呢?为了搞明白这事儿,科学家们那可没少费脑筋,想了不少辙。1826年的时候,有科学家头一回把这秘密给揭开了。是德国的物理学家奥伯斯提出来个奥伯斯悖论。就当时那情况,这理论可老超前了。奥伯斯寻思啊,宇宙要是又稳定又无限大,那时空就跟张大饼似的,平平展展的,上头就该均匀地分布着能发光的玩意儿。他这解释虽说有了,可只能证明宇宙里恒星是真有,却没法说清为啥宇宙黑咕隆咚的。照光在宇宙里传播的速度,不管光从哪儿射出来,都该能照到地球上来呀,这么着的话,夜空就不该是黑的呀。

科学家研究出来的结果告诉咱,宇宙里的恒星那可海了去了。就单说咱们银河系吧,恒星大概有1000亿颗呢。这些恒星啊,都能自个儿发光发热。咱都知道,光速是宇宙里飞得最快的,每秒大概能跑30万千米。要是宇宙是一动不动的,那宇宙里就不该有黑夜。为啥呢?虽说光速在宇宙里传得也有限吧,但光子一个劲儿地在宇宙里跑,肯定能把宇宙给照得透亮。海因里希·奥博斯提出这个说法之后,也想解释解释。他寻思啊,可能宇宙里其他恒星发出来的光,让别的天体或者宇宙尘埃给挡住了。那真是这么回事儿吗?按照爱因斯坦的理论呢,光线可不能平白无故就没了。要是光线被宇宙尘埃挡住了,咱应该能瞧见光线折射或者反射的现象啊,可在宇宙里咱啥都瞅不见,所以光线肯定不是被宇宙尘埃挡住的。

一直到19世纪,埃德文·哈勃冒出来了,这才把宇宙为啥漆黑一片给解释明白了。那时候哈勃30岁,被威尔逊山天文台给聘用了。他就借着天文台那望远镜瞅宇宙呢,这望远镜可不得了,是当时世界上最大的,口径居然有2.5米。哈勃靠着这望远镜把宇宙里的造父变星给认出来了,还拿它来算这些星云之间的距离。他算出银河系的范围有10万光年。光年是个距离单位,1光年就是光跑一年的距离,那10万光年就是光跑10万年的距离呗。埃德文·哈勃研究了好些年发现,那些老远的星系光谱有红移现象,而且星系距离越远,这红移现象就越明显。当时好多人都觉得这是多普勒效应。

多普勒效应呢,就是物体辐射的波长会因为光源和观测者之间有相对运动而发生变化。咋变呢?在动着的波源前面啊,波就像被挤了一样,波长变短了,频率就高起来了;在动着的波源后面呢,情况正相反,波长变长,频率也就低下去了。波源速度越大,这效应就越明显。根据光波红移和蓝移的状况,就能算出波源朝着观测方向运动的速度。恒星光谱线位移能表明恒星顺着观测方向运动的速度,这就是多普勒效应啦。不过呢,多普勒效应可没法完全说清为啥宇宙是黑咕隆咚的,一直到1929年的时候,哈勃做了好多分析之后发现,离地球越来越远的星系啊,它们远离咱们的速度是越来越快喽。

这么着说吧,拿数学方程来表示就是:v = HD。这里面呢,v就是河外星系往后退的速度,D呢是距离,H被叫做哈勃常数(啥意思呢?就是每隔开一段百万秒差距的距离,星系往后退的速度就往上加一个数)。2013年普朗克卫星给的数据说啊,哈勃常数大概是67.8公里每秒,这就是说每一个百万秒差距(差不多326万光年),星系的速度就多出来67.8公里每秒。埃德文·哈勃后来又弄出个宇宙膨胀的理论。这理论刚出来的时候,好多科学家都惊着了,为啥呢?因为以前啊,人都觉得咱们这宇宙是一动不动的。可这宇宙膨胀的理论一下子就把人类对宇宙的老看法给打得稀巴烂。这么一来,好多科学家就赶忙去观测宇宙。最后一瞧,哟呵,埃德文·哈勃这个理论没错啊。这个理论可不得了,不光让人类对宇宙有了新看法,还把宇宙为啥黑咕隆咚的给解释明白了。

宇宙啊,它一直不停地膨胀呢,那膨胀的速度可不得了,远远超过了光速。科学家琢磨着,宇宙大爆炸刚过一秒钟的时候,宇宙就「蹭」地一下膨胀到10万光年那么大范围了。就这么过了138亿年,才成了咱们现在看到的宇宙这副模样。到现在,宇宙还在一个劲儿地快速膨胀呢。您想啊,光速在宇宙里飞的时候速度是不变的,可宇宙膨胀速度比光速还快,这就好比啊,光速还没来得及到那儿呢,宇宙就变得更大了。所以宇宙里那些黑咕隆咚的地方呢,就是光子还没飞到呗。这个说法虽然能解释为啥宇宙是黑的,可是太阳和地球之间距离就那么点儿,为啥这一片儿还是黑的呢?

著名科学家费里斯呀,费老大劲儿做了老多研究才发现,银河系外边好多星系的光谱线,按说都该有自己发射的轨道。嘿,可它们不按套路出牌啊,偏离了自个儿原来的轨道不说,还朝着没个准儿的方向瞎溜达,这到底咋回事儿呢?1922年的时候,科学家做了一堆实验弄明白了。宇宙一直膨胀着呢,恒星发出来的光经过红移现象后,路线就歪了,这么一来,那些老远老远的恒星的光就到不了地球了。再说了,太阳和地球之间可不是啥都没有,那片区域有好多宇宙尘埃和特小的物质。这些东西质量小得可怜,咱几乎瞅不见它们。而且这些玩意儿没法反射太阳光,所以那片地儿就黑咕隆咚的。

在宇宙的真空区域呢,没有能吸光子的东西。光子没东西吸引它,咱自然就瞅不见光亮喽。在能瞧见的范围里,就算光到得了地球,可那都成不可见光了。为啥呢?空间膨胀把光波给拉长了呀,这么一来频率就跟着降低了。这红移现象把光整成红外线或者频率更低的微波了,咱哪还能瞧见呢?除了这些个说法,科学家寻思宇宙里肯定有那种神神秘秘、咱瞅不见的东西,这玩意儿可能会把光子吸走,这东西就叫做暗物质。好多朋友估计都听过暗物质吧,这暗物质啊,早早就被科学家提出来了,最早提出来的科学家是荷兰的杨.奥尔特。

太阳系边缘的奥尔特云,名字就是打他这儿来的。1932年的时候啊,奥尔特正研究银河系自旋呢。他就发现,按现在这引力定律啊,根本没法解释银河系最外边那些天体为啥跑得那么快。按道理说啊,越靠近银河系中心的地儿,天体受引力影响就越大;离银河系中心越远呢,受的引力影响就越小,可它们产生的离心力又特别大。照这个理儿看啊,银河系边缘的天体早该被离心力给甩飞了,可为啥人家就能稳稳当当围着银河系转呢?当时奥尔特就寻思,肯定有一种咱们瞅不见的神秘玩意儿,这玩意儿就被叫做暗物质。暗物质最有力的证据呢,就是引力透镜效应,就像最典型的子弹星系团的引力透镜那样。

子弹星系团呢,是船底那旮旯两个撞一块儿的星系凑成的。要是不把暗物质扯进来,就照着这俩星系那点儿质量去算,根本就没法出现那么明显的引力透镜啊。所以呢,科学家就根据引力透镜效应倒推出暗物质的存在喽。科学家琢磨着,在咱们这个宇宙里,那些能瞅见的物质,像恒星啊、行星啊、彗星啊、小行星啊、中子星啥的,总共也就占宇宙总质量的百分之5。可那瞅不见的神秘玩意儿暗物质呢,好家伙,占了宇宙总质量的百分之95呢。就从这占比上就能明白,暗物质才是真正拿捏宇宙的主儿啊。为了能把暗物质找出来,科学家可没少费劲。在咱中国的四川省,建了个实验室,这实验室可深了,有2400米深呢,就在锦屏大河湾的下头,这实验室还是全世界最大的地下实验室呢。

为啥把实验室搁这儿呢?嗨,就因为这儿特安静,宇宙射线都不咋来打扰实验室。这么安静的地儿,才有可能逮着暗物质呀。这个实验室基地呢,是当时清华大学的副校长发现的。那可是经过好多回考察、研讨,才最终定下来的。2010年的时候,实验室就开始正式干活儿了。可这么多年都过去了,科学家还是没找着暗物质。科学家寻思着,暗物质可能比咱们想的还神秘呢。不过科学家可没打算放弃找暗物质。以后人类科技要是进步了,保不齐就能发现暗物质了。要是暗物质真在宇宙里待着,那光子消失没准儿就跟它有关系呢。

眼巴前儿呢,科学家琢磨着,暗物质可不简单,不但能管着天体咋运动,还能催着宇宙一个劲儿膨胀呢。可暗物质到底是个啥玩意儿,科学家到现在也没个准信儿。科学家觉着吧,宇宙大爆炸之后暗物质就冒出来了,就跟宇宙的管理员似的,把宇宙弄得稳稳当当的。现在人类弄不明白的宇宙事儿可太多喽。虽说人类对光子了解得不少,可光子也是个挺神秘的东西。在宇宙里,光子可是独一份儿有波粒二象性的物质,而且它歇着的时候质量是0呢。除了光子,科学家到现在还没瞅见别的物质能有零质量的。所以有名的物理学家爱因斯坦就寻思,但凡有质量的东西,想达到光速都没门儿,更别想超过光速喽。

光这玩意儿真的就只是恒星核聚变弄出来的吗?现在科学家也正使劲儿探索呢。小编觉着吧,人可是地球上最聪明的生灵,人的科技那是一个劲儿地进步发展。要是人就这么一直不松劲儿地发展下去,用不了多久,肯定能把宇宙里那些个奥秘都给揭开喽,光子的奥秘也不在话下。小编盼着人能早点实现这梦想,到时候咱就知道宇宙到底咋来的了。盼着这天儿能早点儿到呢,大伙对这事儿有啥想说的不?