夜空为什么是黑的？

作者|周已皓

审核|郑成卓

编辑|赵经远

当夜幕降临，在远离喧嚣城市的宁静之处，天空展现出一片深邃、神秘的黑暗。这种黑暗，对于许多人来说，似乎是理所当然的——没有阳光的夜晚，不就应该是这样的吗？但仔细想想，这背后其实隐藏着一个不为人知的宇宙谜题。

波特尔暗空分级|图源：Stellarium Labs

那么问题来了，没有太阳光，不还是有星星的光吗？天上的星星凑在一起，难道夜空不应该和白昼一样亮吗？

让我们来玩一个思维游戏：假设宇宙没有边界，它是无限的。在这个无限的宇宙中，无数的星星发出的光汇聚在一起，理论上应该让整个夜空亮如白昼。

无穷无尽的星光相加起来，应当使夜空亮如白昼|图源：wikipedia

想象一下，您站在一片边界无限的森林中央，四周的树木虽然稀疏，但由于森林的无穷无尽，无论您朝哪个方向望去，总能看到树木的身影。如同这片森林，假设宇宙也是无边界的，那么无数的星星就会在夜空中密布，每一寸空间都闪耀着光芒，夜空本应如同白昼一般明亮。

但现实却与此截然相反——我们看到的夜空是黑的，不是亮如白昼的。这个令人困惑的现象就是“奥伯斯详谬”，它是在1823年由德国天文学家海因里希·奥伯斯提出的。

爱伦·坡|图源：The New York Public Library

而最奇妙的是，最早提出解决这个问题想法的人，是一位诗人——爱伦·坡，他于1848年在《尤里卡》中写道：“唯一可以解释我们用望远镜只观测到黑暗的就是，假设这个看不见的背景距离我们异常遥远，以至于那里的光线无法到达我们的眼中。”假设宇宙的年龄是有限的，由于光的速度也是有限的，这就使得天体发出的光只传播了有限的距离，我们因此无法看到过于遥远的天体。这与后来的“宇宙大爆炸”理论所持的观点非常相似。

宇宙大爆炸|图源：NASA

根据“宇宙大爆炸”的模型，我们的宇宙是在不断膨胀的，而这种膨胀就带来两种后果：首先，宇宙的膨胀会弱化遥远恒星发出的光，直接减少了我们所能观测到的光源；其次，宇宙膨胀使遥远星系红移，这使得它们发红，甚至红移至人类眼睛看不见的波段。而且，在接收光子数量相同的情况下，一个天体发出的光线越红，它就会显得越暗。所以，离我们距离越遥远的星系亮度下降得越快。当不同波段的望远镜望向漆黑的夜空时，黑夜也变得丰富多彩了。

这些理论，共同解释了夜空为什么是黑的，也给我们展示了一个五彩缤纷的“黑夜”。

试想，倘若黑夜不是黑的，我们又如何能注意到天幕上明亮的星空呢？牛郎和织女的浪漫也许不会存在，曹操就不会有“星汉灿烂，若出其里”的豪情，杜甫也不会有“人生不相见，动如参与商”的哲思……因为有了黑夜，不仅让我们的星空显得如此珍贵，还赋予了人类无尽的梦想和灵感。

参考文献

[1]Harari Z . Analytical Resolution of the Dark Night Sky (Olbers') Paradox[J]. Astronomische Nachrichten,2019,340(6).

[2]Salvador B . Anthropogenic disruption of the night sky darkness in urban and rural areas.[J]. Royal Society open science,2016,3(10).

[3]Arthur S . Why is the Sky Dark at Night?:Teaching the Evolution of Our Models of the Cosmos[J]. Interchange,2014,45(3-4).

[4]Kardel W . Into the Dark Reclaiming the Night Skies[J]. The Planetary report,2012,32(2).

[5] 居之.从“夜空为什么是黑的”谈起[J].天文爱好者,2007(1):62-65.

[6] KEN CROSWELL,SHEA. 黑夜中的畅想——夜空为什么是黑暗的?[J]. 求知导刊,2014(1):38-41.

[7]夜空为什么是黑色的[J]. 智慧数学,2019(7):44-45.

[8]夜空为什么是黑暗的？微信公众号“三体引力波”，https://mp.weixin.qq.com/s/caKkASUsp5zP6qoXQW4oFg

有关宇宙大爆炸的更多疑问，欢迎大家在评论区留言，小星会为你一一解答哦~

关注科普中国/微信公众号/新浪微博“星明天文台”，和小星一起踏遍星辰，收获浪漫吧~