03.06 宇宙中有那麼多恆星多到無法計算,可宇宙為什麼那麼寒冷黑暗?

成功是夢想在飛翔


當我們在晴朗的夜空下仰望星空時,天空中的那些密密麻麻的亮點,每一個都可能是一顆恆星,甚至還可能是很多顆恆星共同發出的光線。科學家告訴我們,就光銀河系就有2000億到4000億顆恆星,而銀河系相對於宇宙而言,只不過是滄海一粟。

由此可見,宇宙中的恆星數量是大得難以計算的,我們都知道,宇宙中的恆星其實就是一個個“大火球”,在它們的內部,每時每刻都在進行著激烈的核聚變反應,並向周圍釋放出巨量的光和熱。比如說太陽這顆普通的恆星,其釋放出的能量只有大約22億分之1被我們地球吸收,地球就變成了一個充滿溫暖和光明的世界。

在想象中,整個宇宙也應該充滿溫暖和光明才對,然而我們看到的事實卻完全相反,現在問題就來了:宇宙中有那麼多恆星多到無法計算,可宇宙為什麼那麼寒冷黑暗?

這個問題要分為兩部分來解釋,我們先來講為什麼宇宙會如此冰冷。所謂冰冷是指物體的溫度非常低,從物理學的角度來看,溫度是描述一個物體內部微觀粒子(如分子、原子等)的運動激烈程度的物理量,這些微觀粒子運動得越快,物體的溫度就越高,反之亦然。

這就意味著,溫度是大量微觀粒子熱運動的集體表現,是具有統計意義的,因此對於單個或者是數量極其稀少的微觀粒子而言,所謂溫度也就無從談起。

不巧的是,宇宙空間中的物質密度就極其稀少,平均下來大概就是每立方米只有幾個氫原子的樣子。由此我們可以看到,在宇宙空間中,因為沒有足夠的物質來保存來自恆星的熱量,所以宇宙空間也就是“冰冷”的了。

那為什麼很多行星或者其他更小的天體也是冰冷的呢?這是因為它們要麼離恆星太遠,恆星釋放的熱量已不足以溫暖它們(比如說冥王星距離太陽非常遙遠,其表面平均溫度就只有可憐的零下223攝氏度),要麼接收不到太陽的能量,其本身又不具備保溫效果(比如說水星雖然距離太陽很近,但它背對太陽的一面溫度卻低至零下173攝氏度)。

(上圖為冥王星)

說完了冰冷,我們再來說為什麼宇宙會如此黑暗。其實對於這個問題,科學家們也迷茫了很長一段時間,當時的思路大概是這樣的:因為宇宙中的恆星多得難以計算,照理來講,不管往哪個方向看,我們都應該看到大量恆星彙集而來的光線,所以宇宙應該是一片光明才對。

然而事實卻偏偏不是這樣,直到科學家發現了暗能量之後,這個謎題才得以解開,原來這是因為我們的宇宙是處於一個膨脹的狀態。根據實際觀測,科學家進一步發現,在暗能量的驅動下,離我們越遠的宇宙空間,膨脹的速度就越快(距離每增加300萬光年,膨脹的速度就增加大約68公里/秒)。

宇宙的這種膨脹狀態導致了那些離我們非常遙遠的恆星,其遠離我們的速度超過了光速,以至於它們發出的光線永遠也到不了地球。關於這一點,大家可以想象一下,假如某個人站在傳送帶向前奔跑,同時這個傳送帶又是在向後運行,在這種情況下,當傳送帶向後運行的速度超過了這個人向前奔跑的速度時,這個人就永遠都到不了終點。

而那些近一點的恆星所發出的光線,也會因為宇宙膨脹的原因而發生紅移現象(波長變長、頻率降低),當這些光線到達地球時,早已經不在可見光的波長範圍了。

也就是說,在宇宙中只有很少一部分的恆星能夠給我們提供光明,但遺憾的是,宇宙中的恆星密度並不是想象中的那樣密密麻麻,事實上,宇宙中的恆星通常都相距非常非常遙遠,比如說離我們太陽最近的恆星——比鄰星,它與太陽的距離也有4.22光年。

這樣的距離,即使以光的速度都要跑4.22年才可以到達,恆星之間的遙遠就可想而知。顯而易見的是,如此稀疏的星光最多隻能用來當做晴朗夜空下的點綴,而想依靠它們來讓我們的世界大放光明,那就是根本不可能的事情了。

綜上所述,雖然宇宙中的恆星多得難以計算,但是在巨大的宇宙空間裡,它們發出的光和熱被極大地稀釋了,再加上宇宙本身又在膨脹,所以現在我們看到的宇宙才會如此冰冷和黑暗。


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魅力科學君


天文學家估計在銀河系內有1000億到4000億顆恆星,在直徑930億光年的可觀測宇宙裡大約有1萬億個星系


至此我們可以說宇宙的恆星數量比地球上的沙子數量還多,而且每顆恆星都能持續發光發熱數百萬年到數千億年不等,但如此一來產生了一個問題“為什麼宇宙有這麼多恆星在發光發熱,宇宙卻還是寒冷且一片漆黑的呢?”

首先是關於“一片漆黑”問題的答案

1823年德國天文學家奧博斯提出了“奧博斯佯謬”,他認為既然宇宙是靜態(在當時是)的,那麼遙遠星系發出的光應該有充足的時間到達地球才對,所以地球上的夜空理論上應該是一片明亮的,但事實上夜空確是黑的。



奧博斯的這一疑問後來被20世紀初的埃德溫.哈勃解決了,因為哈勃發現宇宙空間處於膨脹之中,所以遙遠星系發出的光目前還沒有飛到地球,而飛到地球的光遠不足以將夜空“塞滿”,所以地球夜空才是黑色的。

那麼宇宙中有如此之多的恆星,為什麼還一片寒冷呢?


原因在於太空中的物質密度實在是太低了,而且恆星之間的距離相較於體積來說也太過遙遠了,太空中每立方厘米那幾個原子受到恆星熱輻射能量的影響而高速運動,但幾個原子再怎麼運動也不可能將宇宙整體溫度升高。

太陽作為一顆中等質量的黃矮星,其星系的“零度線”位於小行星帶以外,所以小行星帶以外的行星都是氣態行星,因為太陽的熱量遠不足以加熱整個太陽系,而距離太陽最近的比鄰星遠在4.22光年之外,等比例縮小後太陽和比鄰星就好比兩枚相隔數百公里的硬幣。


縱然太陽和比鄰星的溫度再怎麼高,在物質密度極低和恆星間距普遍數光年的宇宙中也是不可能將太空加熱的


宇宙觀察記錄


答:宇宙中雖然有無數顆恆星,但是宇宙實在太廣袤了,恆星之間的距離非常遙遠,恆星輻射出來的熱量在傳播很遠距離後,能量密度變得非常低,導致宇宙深空中的溫度基本接近絕對零度。


在地球軌道上的人造衛星都會面臨這樣一個問題,就是在向陽面溫度會上升到100℃,需要考慮衛星的散熱;而在背陽面溫度會下降到-100℃以下,需要考慮衛星的保溫;一些航天器會使用複合材料,也就是我們看到衛星上金燦燦那層,這層材料在向陽面能反射大部分太陽光防止過熱,在背陽面還能具有保溫功能。

出現這種差異和太陽輻射有關,太陽每秒鐘輻射出4x10^26J的能量,這些能量在傳播很遠距離之後,能量密度會變得非常低,與距離呈二次方衰減。

在太空中,熱傳導和熱對流都不存在,熱量的傳遞方式只有熱輻射,根據熱力學定律,任何物體都會向外輻射能量,同時也會接收來自其他物體的熱輻射。

於是遠離太陽的一定距離上,物體的向陽面會吸收太陽光能,同時也會向外輻射能量;在物體的背陽面,物體也會向外輻射能量,但是從宇宙微波輻射(2.7k)中吸收的能量非常少。

在向陽面,物體輻射能量的大小和自身溫度有關,當物體輻射能量與吸收太陽能量相同時,就達到了輻射平衡;在地球軌道上,向陽面的熱輻射平衡溫度是100多℃,這也是人造衛星向陽面能達到的最高溫度。

在冥王星軌道處,太陽輻射密度不到地球軌道處的千分之一,使得冥王星處的熱輻射平衡溫度低至零下100攝氏度,加上背陽面沒有太陽輻射,所以冥王星表面的平均溫度低至-223℃。

明白以上原理後,要知道宇宙中恆星間的距離是非常遙遠的,比如距離太陽最近的恆星比鄰星有4.2光年,是太陽到冥王星距離的7000多倍,在恆星之間的宇宙深空中,恆星輻射的能量密度是非常低的,所以即便有微弱的星光照耀著,溫度也會變得非常低。


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艾伯史密斯


宇宙中有那麼多恆星多到無法計算,可宇宙為什麼那麼寒冷黑暗。用最通俗的方法來講。

(歡迎評論區討論)

如果你能從一個世界到另一個世界,從一顆星星到另一顆星星,進入星際空間的峽谷, 你會遠離星星的溫暖,進入廣闊而寒冷的虛空深處。

最好打包一件毛衣,它會變冷。 但是,有多冷?太空有多冷? 不像你的房子、汽車或游泳池,空間的真空沒有溫度。


那麼,太空有多冷?這是一個無稽之談的問題。只有當你把一個東西放在太空中時,比如岩石或宇航員,你才能測量溫度。 請記住,熱量可以通過三種方式傳遞: 傳導、對流和輻射。 加熱金屬棒的一邊,另一邊也會變熱;那是傳導。

循環空氣可以將熱量從房間的一側轉移到另一側;那是對流。但是在真空空間中,熱量傳遞的唯一方式是輻射。 光子的能量被一個物體吸收,使它升溫。與此同時,光子正在輻射。 如果物體吸收的光子比發射的光子多,它就會升溫。如果它發射的光子比吸收的光子多,它就會冷卻下來。


有一個理論點,你不能從物體中提取更多的能量,這個最低可能溫度是絕對零。正如我們將在一秒鐘內看到的,你永遠無法到達那裡。 讓我們看看離家很近,在環繞地球的軌道上,在國際空間站。 太空中的一塊裸露的金屬,在持續的陽光照射下,可以達到兩百攝氏度 (260)。這對必須在站外工作的宇航員來說是危險的。 如果他們需要處理裸金屬,他們將其包裹在特殊的塗層或毯子中以保護自己。 然而,在陰涼處,一個物體會冷卻到零下 100 攝氏度。 宇航員可以在面對太陽的一側和陰影的一側之間經歷巨大的溫度差異。他們的宇航服使用加熱器和冷卻系統來補償這種情況。 讓我們再談一點。當你遠離太陽時,太空中物體的溫度會驟降。

冥王星的表面溫度可以低至-2


40 攝氏度,僅比絕對零度高 33 度。 我們星系中恆星之間的氣體和塵埃雲僅比絕對零度高 10 到 20 度。 如果你遠離宇宙中的一切,你永遠不會低於最低 2。7 開爾文或 270。45 攝氏度。 這是宇宙微波背景輻射的溫度,它滲透到整個宇宙。

專業角度來講。

空間既不熱也不冷,因為它實際上什麼都不是。溫度是分子的平均能量: 沒有分子,沒有溫度!

真空 (空間) 中的物體輻射熱量並接收從其他物體輻射的熱量。接收輻射的強度隨距離光源的平方而減小。所以如果你離太陽很遠,你會輻射更多的熱量,你會冷卻下來。 近太陽航天器的訣竅是平衡面向太陽側的熱量輸入與從陰影側輻射的熱量,以保持均勻的內部溫度。一個簡單的方法是使外部具有高發射率和低發射率材料 (甚至是黑白塗料) 的圖案,並使船舶旋轉, 但是如果你不想讓它旋轉,你可能需要包括一個主動傳熱系統。


緯度視角


宇宙間有數不清的恆星,通過核聚變源源不斷地向外輸出能量,這些能量以熱輻射的形式對周圍天體“加溫”。拿太陽來說,內部溫度可以達到5千萬度,表面溫度也有6500度。而宇宙中比太陽更巨大、更灼熱的恆星比比皆是,那麼為何宇宙空間還是如此黑暗還冷呢?



問題就出在宇宙的物質密度上。我們在網上看到星空的圖片,看似五彩斑斕、充滿了眾多星際物質,其實那是通過天文望遠鏡,把成千上萬光年的許多星際物質,投影到一張平面圖片上,實質上這些星際物質之間相隔非常遙遠。


據估測,宇宙的平均密度僅為每立方厘米 10^(-29)克,也就相當於只有幾個質子存在。因此,即使宇宙中有大量的恆星,但與整個宇宙相比,更多的地方是一片“虛無”,無論是光線還是熱量,在遠距離傳輸以後都因星際物質的吸收而發生衰減。而這些“虛無”之地,恆星的光和熱是很難覆蓋到的,故而在我們看來是既黑暗又寒冷,平均溫度僅在絕對零度以上3度左右,也就是零下270度。隨著宇宙的不斷膨脹,宇宙物質的平均密度還會逐漸減小,宇宙深處將會更加黑暗寒冷。


優美生態環境保衛者


其實回答這個問題非常的簡單。你會發現太陽光到地球需要八分鐘的時間。它的能量能使地球的表面氣溫維持在平均15℃。而太陽光到達冥王星則需要五個小時的時間。你會發現冥王星的溫度維持在零下100多攝氏度。這就說明了一點。光在傳播中消耗了大量的能量。

實際上真空並非真空。在真空中存在的很多粒子,這些粒子會與光子發生作用。從而對光子的能量進行吸收。因此你會發現。為啥太陽光到地球就熱到冥王星就冷?

實際上還有一個原因。那就是宇宙實在是太大了。我們的宇宙中雖然存在了萬億顆星系。並且每個星系都有數千億顆恆星。但是可觀測宇宙的直徑達到了930億光年。並且宇宙是在不斷的加速膨脹。那麼我們就能得知宇宙大爆炸之後的第一束光,直到現在為止還沒有到達宇宙的邊界。實際上他永遠到達不了宇宙的邊界。因為空間的膨脹速度大於光速。這就是為啥宇宙擁有著萬億顆恆星,宇宙仍然是黑色的原因。

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宇宙V空間


宇宙中有無數的恆星,每一顆恆星都發出無比的熱量炙烤著它周圍的一切。但是每一顆恆星發熱範圍不是無限的,而是有限的,它們的熱輻射範圍有限,離中心發熱區域越遠輻射越弱,直到非常弱,而且是圍繞著中心發熱區球型分佈。

宇宙空間是無限的,它沒有邊界,無數的恆星只是宇宙中的塵埃。

一個物體的熱量傳遞是怎麼回事呢?熱又是怎麼回事呢?熱輻射又是怎麼回事呢?

當我們靠近一個發熱的物體時,我們會感覺很熱,也就是它的熱能傳遞到我們身上,我們感覺到了它。

熱是物質運動到一定激烈的一種反應,會互相感染,當一個物質運動極快發熱時,它會把熱量感染到另一個物質也使另一個物質也加快運動速度而發熱。這是物質之間的感染與傳遞,只限於物質之間。空間沒有物質形勢,也就沒有互相傳遞與感染,沒有物質的運動方式,而保持著空間極寒狀態,無論有多麼強大熱量的恆星,它的空間都極度的寒冷。


寶樹白石


宇宙為什麼那麼寒冷黑暗,自奇點大爆炸的時間開始,宇宙一直在加速膨脹,而且是超光速膨脹,好像沒有放慢的跡象。在過去的138億年裡,早期的宇宙誕生了很多的星系,有些星系跟宇宙的年齡一樣古老。宇宙的能量是以物質的形式表現出來的,光和熱集中各個星系團裡,爆脹的時空變得相對寒冷黑暗。宇宙空洞最冷的地方ㄧ273.15℃,說明物質越稀少的宇宙區域,也是最寒冷黑暗的地方。


自然風161212381


宇宙有那麼多恆星,但是每個星系上都是有熱有冷,宇宙中寒冷黑暗處有但炎熱光明處也不少,就拿地球做比例說,地球每一天都有一半暗一半明是真,一半冷一半熱也是真的,南半球夏天,北半球就是冬季,這是很正常的現相,這也是宇宙自然常識,不為稀奇。再說宇宙中長年都是通明,而沒有黑喑,那就說明宇宙有故彰了,人類的災難就到了,萬物的生命都危唉。


我的名字白興長明白嗎


宇宙空間中恆星是無限多的,但是宇宙空間更是無限大的,平均下來宇宙中的物質密度非常小,在空間運動碰撞的微觀粒子能量密度也非常低,所以宇宙的大部分空間非常冷,並且非常黑。


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