爲什麼夜空是黑的？你以爲的“正常”，背後隱藏着一個絕望的事實

“白晝”、“黑夜”是人們的生活中頻繁出現的詞彙，而在人們的基本認知裡，晚上就應該是漆黑一片的，就算有月光照耀，天空也沒辦法像白天一樣明亮。

【鄉村的夜空】

宇宙中不是有那麼多能發光的天體嗎，爲什麼地球的夜空仍然是黑色的？在這答案的背後，其實也藏着一個讓人類絕望的事實。

夜空爲什麼是黑的？

地球本身是一個不會發光也不透明的球體，而太陽光是地球的主要光源，當地球繞自己的軸線旋轉時，太陽光會被本身阻擋，背光的那一面就會變暗。

而地球繞着太陽做公轉時，本身的自轉軸傾斜了23.5度，這導致在一年中不同時間裡，太陽光線直射點會於地球表面的不同緯度上移動。

【地軸傾斜】

不同半球在不同時間接收到的太陽輻射量也不同，這就有了溫度的變化。

不停的自轉，讓地球產生了晝夜交替；地球的傾斜和365.25天的公轉週期，也讓地球產生了四季變換。

夏天的時候，白天長夜晚短，冬季則反之。同時因爲地球角度的因素，南北極地區有時也會出現極晝或極夜的現象。

【地球公轉】

以上就是我們現代科學對於晝夜交替和四季變換的解釋，但是有人卻對此提出了疑問。

19世紀，德國天文學家奧伯斯認爲，宇宙中除了太陽以外，還有很多發光天體，地球附近就有很多光線足夠照亮地球的天體，但爲什麼晚上的地球卻仍然是黑的呢？

對於奧伯斯的言論，許多人給出的解釋是宇宙中也有很多的灰塵，這些灰塵能阻擋光線的傳播，和地球上風沙太大的地方能見度都很低是一個道理。

【奧伯斯】

但這也不能完全解釋奧伯斯的疑惑，直到20世紀初，一種宇宙特殊現象——紅移現象被證實。

紅移現象

在多普勒頻移中，輻射的波長會因爲波源和觀測者的相對運動而發生變化。

就像鳴笛的火車靠近月臺上等待乘客，其鳴笛的聲音和頻次沒有本身沒有變化，乘客卻感覺鳴笛的聲調越來越高；當火車越來越遠時，月臺上的乘客又感覺其鳴笛的聲調越來越低。

【火車運動】

在可見光的波段上，當發光物體移動時，其光譜的譜線也會發生變化。

光源離觀測者越來越遠，光的波長會被越拉越長，頻率也會越來越低，光譜譜線會向紅色一邊偏移，即爲“紅移現象”。

反之，光源離觀測者越來越近，波長會被縮短，頻率相對變高，且光譜譜線往藍色一邊偏移，是爲“藍移現象”。

【“紅移現象”和“藍移現象”】

發光的恆星與地球之間，也是這樣的。

紅移現象是研究宇宙歷史和演變的重要工具，人類在地球上可以通過觀測紅移現象，來測量宇宙的距離、速度和年齡，紅移現象也能幫助科學家瞭解研究宇宙的膨脹和演化。

1929年，天文學家埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）在觀測宇宙現象時間，發現那些遙遠的星系都在遠離我們地球所在的銀河系而去，同時，它們的紅移也隨着它們的距離增大而成正比地增加。

【埃德溫·哈勃】‌

哈勃就是基於對恆星紅移現象的觀測，才提出了宇宙膨脹理論。

而紅移現象也解釋了奧伯斯的疑問。

紅移現象分爲多普勒紅移、重力紅移和宇宙學紅移三種。

其中，宇宙學紅移說明宇宙正在膨脹，所以很多天體對於地球來說都存在紅移狀態。

【紅移現象】

那些發光的恆星因爲距地球越來越遠，其光的波長也越來越長，而人類肉眼的可見光波段爲880～380nm之間，當光的波長超過這個數值後，人類就無法感知到它們的存在了。

讓人絕望的事實

宇宙從誕生開始，就一直沒有停止過膨脹，在人類還在努力探索太陽系這“一畝三分地”的時候，宇宙還在以超光速向外擴張，甚至膨脹的速度還在逐漸增大。

【宇宙膨脹】

夜空在人類的文明裡，除了黑暗，有時候也代表着浪漫、回憶、自由……

但是在仰望夜空時，我們很難會想到，在這黑色的背後，是宇宙在不停地膨脹變化。

可能我們現在看到光和幾百年前已經有了差別，而幾百年後，我們後代的所見，又和我們現在完全不同。

甚至再過幾百億年，這個宇宙和人類就一點關係都沒有了。

【宇宙】

我們一直在探索宇宙，卻永遠也趕不上宇宙變化的速度。

不過，雖然人類的思想可以發散到無限遠，思維能飛出宇宙，但肉體的運動仍舊受到宇宙的控制，所以，有時候產生太多的極端想法也是不必要的。

至少現在，夜空還是那樣美麗，宏大又神秘的宇宙在夜晚爲人類的織就出了美麗的星海……

【夜空】

而我們仍然可以在思考宇宙後，於夜晚安眠，迎接嶄新的明天。

參考資料：

【1】夜空爲何是黑的？· 中科院物理所

【2】（韓）李康煥作；周珺譯；（韓）洪成志繪畫,講給孩子們的科學思維課 請回答外星生命體·河南科學技術出版社