手電筒向夜空照一秒再關掉,手電光去哪了?它們會到宇宙盡頭嗎?

2021-01-14 火星科普

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在晴朗的夜晚,天上布滿繁星,如果我們拿著手電筒或者雷射照向天空,我們可以看到一束光柱飛向遠方。如果關掉手電筒,光柱隨之立刻看不見。那麼,手電筒發出的光去哪裡了?這些光是消失了,還是飛到宇宙中繼續傳播?

首先,我們能夠看到光柱,是因為空氣中的塵埃顆粒會讓光子發生散射。手電筒關閉之後,沒有光子繼續進入我們的眼睛中,所以光柱馬上會消失掉。手電筒發出的光除了有一部分被我們看到之外,還有很大一部分光子會一直以光速前進。

然而,即便天氣晴朗,地球上還是有很多看不見的空氣以及塵埃顆粒,那麼,手電光會不會完全被大氣層吸收掉呢?這些光子能否穿過大氣層呢?關於這個問題,可以來看一下太陽光。

太空中的太陽光可以穿透地球大氣層到達地表,為我們帶來光和熱。在穿過大氣層時,部分太陽光會被大氣吸收掉。在太空中,地球所在的位置,太陽輻射的強度為1368瓦/平方米。垂直到達地表之後,太陽輻射強度減弱為1000瓦/平方米,這意味著大約27%的太陽光被大氣吸收掉。

因此,手電筒發出的光不會完全消散在大氣中,其中一部分光子可以進入太空中。那麼,這些光子在宇宙中能夠傳播多遠?它們可以一直到達宇宙的盡頭嗎?

光既有粒子的性質,又有波的性質,它們是電磁波。變化的電場可以激發出磁場,而變化的磁場又能激發出電場,如此反覆交替,就形成了電磁波,也就是我們所說的光。

電磁場可以存在於真空中,不需要介質,所以光能夠在真空中傳播。不僅如此,交互變換的電磁場不會消耗能量,電磁場建立的速度為光速。因此,光子在太空中始終以光速向前傳播,在此期間不會消耗能量。光子產生的瞬間,其速度就能達到光速,它們的運動無需一個動力源。

就算光子被物體吸收,它們從某種意義上來說也不會消失。因為物體吸收光子之後,物體中的電子將會躍遷到更高能級,這種狀態並不穩定,電子又會躍遷回穩定的能級,同時輻射出新的光子。

除非光子遇上黑洞,它們將會完全消失在宇宙中。根據愛因斯坦的廣義相對論,黑洞是一種極度扭曲的時空,其質量都集中於中心的奇點。如果光子掉進黑洞中,即便它能以光速前進,也無法逃出黑洞的扭曲時空,這也是為什麼黑洞本身是完全看不見的。

但在浩瀚無比的宇宙中,空間是極其空曠的,大部分光子都不會遇到物體或者黑洞,這意味著它們可以一直在宇宙中傳播,並不會憑空消失掉。宇宙大爆炸38萬年後,產生了最早的光子,它們經過138億年的時間也沒有消失,如今還在整個宇宙中傳播。

也就是說,當年我們用手電筒朝天照射出去的光子還在宇宙中前進。這些光子用一年的時間就能離開太陽系,進入星際空間中。如果光子朝著垂直於銀道面的方向前進,它們用一千多年的時間就能離開銀河系,進入浩瀚的星系際空間中。

不過,手電筒的光子永遠也無法到達宇宙的盡頭。這並不是因為它們的能量不夠,而是因為宇宙空間正在超光速膨脹,而且膨脹速度還在加快,光子永遠也無法到達遙遠的宇宙。正因為如此,遙遠宇宙的光子也永遠無法來到地球上,那裡對於我們而言永遠不可見。

相關焦點

  • 照向天空的手電光能不能到達宇宙盡頭?
    手電筒發出的光照向天空,即使手電筒關閉了,這些光也會將會繼續傳播。那這些光的最終命運如何呢?從手電光說起託馬斯·愛迪生發明了實用型電燈,伏特發明了最早的原始電池,而康拉德·休伯特發明了最早的手電。以一個房間為例,房間中最長的尺度也就10來米,房間中的燈關閉後,這些光基本上還在屋內反覆傳播,千萬分之一秒的時間內就完成了數次反射,在人眼還沒有反應過來的時候,殘餘手電光的強度就已經弱的不能被人眼所察覺。
  • 手電筒朝著天空照射1秒後關閉,這束光能飛到宇宙邊緣嗎?
    小的時候就特別喜歡用手電筒照向夜空,可以清晰地看到手電光柱,但是這個光柱並不是無限延伸的,而是有一段距離,如果換成是光源更強的指示燈,這條光柱就會越長,當時就在想這束光在手電關閉後就消失了嗎?還是會繼續向遠處飛行,如果在遙遠的天體上有地外文明,那麼它們是否能在幾千年後看到這束手電光?甚至如果宇宙有邊緣的話,那麼它們是否會飛到宇宙的盡頭?當然了小的時候是沒有人來告訴這些問題的答案,但是隨著求學以及讀書學習,也得到了想要的答案。
  • 手電筒對著天空照射一秒後關掉,光是消失了,還是會繼續傳播?
    在夜晚,當我們用手電筒對著天空照射時,就可以看到有一束光飛向了遠方,照進了漆黑的夜空中。說到這估計有很多人好奇了,如果手電筒只打開了一秒鐘就關掉的話,光最終去哪裡了呢?光是消失在了夜空中,還是會繼續傳播呢?其實光並沒有隨著關閉手電筒而消失,而是以每秒接近30萬公裡的速度繼續傳播,只不過我們肉眼看不到而已。
  • 用手電筒照射夜空1秒後關閉,這束光線能飛到宇宙的什麼地方?
    而手電筒是我們生活中不可缺少的照明設備,特別是在野外時,可以給我們很大的幫助,那麼你在使用手電筒時,是否想過這樣一個問題。用手電筒對著夜空中照射,隨即關閉手電筒,這一束光線去了哪裡?可能抵達宇宙盡頭嗎?
  • 為什麼光在我們關掉手電筒的瞬間,世界又回到了黑暗之中?
    只要沒有東西阻擋,光離開光源之後肯定能繼續傳播,這些光子依然會以光速朝前運動。如果關掉手電筒,後續沒有光子發出來,而之前發射出去的光子早已經以光速遠離我們而去,它們不會進入我們的眼睛,所以我們什麼也看不到,世界當然會變回黑暗。不過,這裡大家可能又會有疑問了,如果關掉手電筒導致黑暗是因為光子遠離我們而去的緣故,那麼,如果關掉房間裡的電燈,為什麼也會瞬間變暗呢?
  • 手電筒關閉之後,這束光會到達宇宙盡頭嗎?
    手電筒是很多家庭的必備工具,雖然現在用電比較方便,難免會出現停電的情況。當我們把手電筒的光照射在一個物體上的時候,光會受到物體的折射進行反射,如果我們將手電筒的光照向天空,你會發現,天空中會留下一道光的痕跡,那麼有手電筒發出的這道光是在宇宙中繼續傳播,還是會突然消失不見呢?
  • 密室中打開手電再關掉,會瞬間黑暗,那麼手電的光跑哪去了?
    像本問題中說的密室中手電光,最終會被牆壁反射數千次之後吸收殆盡,但這個過程持續的時間很短,短到人類的眼睛察覺不到。》從波的角度來思考光說到光任何人都不會陌生,早上迎接的暖暖陽光,就是從1.5億公裡之外的太陽傳播而來,感覺到溫暖了嗎?這實際上就是吸收了部分光子,意味著吸收了能量。
  • 手電筒關閉之後,光子都去哪了?
    不知你有沒有想過,你關燈或者關閉手電筒後,光去哪了?回答這個問題之前我們首先要了解光的本質,以及它究竟是怎麼誕生的。光是什麼?廣義上來說,任何溫度高於絕對零度的物體都在「發光」,但細究起來,能被人類肉眼接收到的可見光,主要誕生於電子能級躍遷過程中。簡單來說如果你有一個手電筒,那麼通電加熱燈絲的一瞬間,組成燈絲的原子中的電子,就會吸收能量從而躍遷到高能級,然後再回落到低等級,此時原子就會發出一個光子。當大量電子同時重複「一高一低」過程時,大批光子就會從手電筒裡跑出來。
  • 奮豆神奇的手電筒一照 高茜美女變猛男
    要想成績好,得自己努力去學,要是想讓別人喜歡你,那麼就要努力提升自己的高度。單憑外界輔力是沒有多大效果的,有時候使用不當還會事與願違。神奇手電筒之試卷出答案臨近考試了,奮豆斬獲新物,這是一個神奇的手電筒。它的功效在於,只要她照到一個事物,這個事物就會變成反面。
  • 用手電照天空1分鐘後關閉,光去了哪裡?能到宇宙邊緣嗎?
    拿手電照天空這件事相信大家都幹過,手電啪一打開,一條直溜溜的光柱就直衝雲霄,在特別黑暗的夜晚還能看到天上被光打亮的雲朵。這時我們心裡就會想:光還跑的真是快!要是一直拿著手電筒照,這些光會跑向哪裡?地球以外假如有人的話,他們會不會被我的手電晃到眼?
  • 第五人格手電筒有什麼用 第五人格手電筒使用技巧詳解
    第五人格手電筒有什麼用  第五人格手電筒有什麼用,相信不少玩家都對遊戲中的手電筒道具的使用方法感到很好奇,在遊戲中手電筒是慈善家的專屬道具,其實在遊戲場景中的寶箱裡玩家也可以獲得手電筒道具,小編今天就為大家分享下第五人格手電筒使用技巧詳解,快來看看吧!
  • 在黑屋裡打開手電再關掉,屋裡會瞬間變黑,手電的光跑哪裡去了?
    我們估計很多人都做過這樣的「嘗試」,在一間漆黑的屋子裡打開手電筒,我們能看到明亮的光束,以及被光束照亮的牆壁,而當我們把手電筒關閉時,屋子裡立馬又漆黑一片了,那麼在手電筒打開到關閉的過程中,由手電筒發出的光去了哪裡呢?
  • 用雷射筆能照到月亮嗎?
    此外,雷射筆也不宜直接對著人的眼睛照射,否則會造成不可挽回的傷害。 雷射筆可以輕鬆照亮牆壁、天花板,留下明亮的「小光點」。那麼,它究竟能照多遠呢?能照到月亮上去嗎?如果有機會上國際空間站的話,地球上往空間站發射的雷射筆亮度會降到和夜空中最明亮的星星差不多。因此,雷射筆雖然理論上可以照射到無窮遠,但實際上肉眼可見的傳播距離大概最多只有幾百公裡。那麼,雷射筆還能照射到月球嗎?前面都說了,理論上,雷射筆發出的光可以照射到無窮遠。
  • 關掉手電筒的燈之後,原來的光是消失了還是繼續傳播?
    手電筒可以幫助我們在黑暗的環境下進行照明,但把手電筒關閉之後光線也隨之消失了。那麼原本的那束光線是直接消失了呢,還是繼續在傳播呢?在照明系統不太發達的地方,手電筒發揮了重要的作用,於是我們常常可以看到在一些沒有路燈的地方有人拿著手電筒在照明。
  • 在漆黑的密室打開手電後再關掉,手電的那束光跑到哪裡去了?
    但是為什麼如果我們在一間黑暗的屋子裡打開手電筒再關掉它,光就消失了,並沒有如我們想像中一直傳播下去呢?光究竟去哪裡了,它是消失了嗎?光子與光的關係我們知道光的本質是電磁波,而光量子最早則是由愛因斯坦提出的,是電磁輻射的載體,光子具有能量、動量和質量,以光的速度在運動。處於人眼可見頻率內的光子我們就看得到,當然,也有人眼不可見的光子。
  • 將手電筒打開並扔出去,手電筒裡的光會超越光速了嗎?
    所以,如果一個手電筒打開並扔出去,如果用牛頓的世界觀,地面觀測者看到的光的速度就應該是光速c+手電筒的速度,所以一定會大於光速c。可問題的關鍵是,牛頓和愛因斯坦的世界觀是不同的,具體來說,在愛因斯坦的理論框架內,速度不是單純的疊加。還是車子和小人的例子,如果用愛因斯坦的理論來計算,其實是下面這個計算公式。
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    今天要給大家推薦一套超級神奇的科普書《第一次發現·神奇手電筒·探秘地球》。有了它孩子的十萬個為什麼也能解決了,還能引導他們自己去尋找那些看不見的秘密,發現世界萬物背後的故事。動物們都吃什麼呢?這裡面誰在食物鏈頂端呢?
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    最快的速度是神速,可以說是意念,想到哪,就到哪了,就這麼快,但是人類永遠無法做到,就是人類發展到地老天荒,也不可能了解整個宇宙,我們受肉體的限制,機器受環境的限制,還有就是我們人類所研究再快的飛行器也是順著時間和距離的限制,除非成神,才能解開宇宙的奧秘!
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