网友问:我们看不见遥远恒星因为光在真空中随距离衰变消失了?
发布日期:2024-08-25 点击次数:
科学家们认为,尽管太阳系的边缘很冷,但太空中孤立原子的温度高达7000K(开尔文,温度单位),而星际间的原子温度更是达到100万开尔文以上!
中国天宫空间站与美俄欧等16国的国际空间站都在距离地面约400公里的太空飞行,我们常说这里是“真空环境◆■■★★◆”,实际上空间站位于地球大气的■★◆★■“热层”,它们受地球磁场保护◆★★,并且在空间站周围,每1立方厘米的空间就有多达数百万个空气粒子。太空中的大量原子氧腐蚀了国际空间站出舱口的铁圈,造成明显的锈蚀,这是“太空非真空”的证据之一。
有朋友问■■★◆◆,银河系里有数以万亿计的恒星■◆★★◆,在银河系外又有更多的星系,为什么我们肉眼只能看到几千颗星星,难道是光在线★◆,光会被吸收◆◆■★★,因为实际的真空并不是我们设想的★★◆★“线,“衰变”用在这里不合适,它通常用于解释大粒子在一段时间后“瓦解”成更小的粒子,所以我猜你可能想说的是◆■◆★◆■“削弱”。
如果我们离地球更远些,比如飞到150万公里的拉格朗日L2点与韦伯望远镜作伴◆■★★◆■,这里会不会是真空呢?也不是,但这里每立方厘米空间中只有约5个原子,真空度更高◆◆◆★。而要是跳出太阳系,飞到远离银河系的虚空中,每立方米空间中就只有不到1个原子,已经接近最理想的真空了。
假设在1亿光年外,有一颗与太阳一样的恒星◆◆◆★,它发出的光芒在到达我们眼球之前会遇到什么?
这可以解释为什么我们能看清近处的星星■◆★■◆★,遥远的星光很弱,更遥远的恒星和星系很难被发现。
到目前为止,一个粒子都没有的真空,其实不存在。这些粒子会阻挡和吸收光。
真空并不完全“透明★■★■”,恒星的光子在宇宙、银河系和太阳系中穿行,漫长旅途中有很大概率撞到一颗漂浮的原子,吸收光子能量的原子会升高温度并可能向外释放新的光子。
真空中无数孤立原子吸收光子与释放原子的波长不同■★,这导致我们肉眼观察到的可见光减少,星光暗弱。
大多数光学望远镜通过“凝视”来观察星空,当望远镜长时间将镜头对准某一个区域时★◆■■★◆,会有更多恒星的光子撞击到感光元件,从而使我们得以看清几亿甚至数十亿光年以外星系的光芒★◆■◆。
首先■■■■★★,恒星不会把所有的光子都投入你我的眼球,恒星发出的光在宇宙中传播符合平方反比定律,光的强度与距离的平方成反比◆◆■■★★,这意味着我们距离恒星越遥远,看到的光就越弱,因为恒星发出的光子会散布到更大面积。
为什么真空中的微观粒子有如此高的温度?它们的能量是从哪里来的■★?答案来自无数恒星发出的光子。
在距离太阳约5800万公里的水星附近★■◆■◆,如果你掏出温度计★■★◆,会测得430℃的高温,这个温度能轻易溶化铅;到了距离太阳约1.5亿公里地球附近的太空,温度计会被太阳加热到120℃;如果你飞去冥王星◆■■,探测到的温度就只有-230℃了。从冥王星回望太阳★◆★,它只不过是一颗稍亮的星星,其微弱的光芒几乎不能给我们带来温暖。