宇宙奧秘:從太陽發出的光線,到底能照射到多遠的地方?

2021-02-07 UFO宇宙奧秘

地球上得以產生形形色色的生命,最關鍵的因素就是地球和太陽之間的距離,正好處於適宜碳基生命存在的「宜居帶」,繼而奠定了適宜的溫度和液態水的形成基礎。經科學家計算,地球接收到的太陽輻射,僅佔據太陽向外輻射總能量的22億分之一,就是這幾乎可以忽略不計的佔比,造就了地球上的大千世界。

    

    而在太陽系外圍的一些行星,就沒有地球這種「待遇」了,由於距離的增加,接收到的太陽輻射強度逐漸減小,表面溫度不斷下降,從這些行星表面如果能夠觀察太陽的話,太陽越來越小、光線越來越不刺眼。那麼,既然太陽光的輻射強度,會隨著距離的增加而減小,那麼,太陽光到底能照射到多遠的地方呢?


太陽光是如何產生的?


    關於太陽是怎麼來的問題,相信大家都非常清楚了,簡單地說就是在上一任大質量恆星在發生超新星爆發之後,所釋放出來的眾多星際物質,在漫長的歲月裡,依靠引力擾動等內外作用,使星際物質慢慢聚集並圍繞核心開始旋轉,當吸聚的物質規模達到一定程度以後,內核的高溫高壓環境,推動量子隧穿效應機率的增加,從而激發了氫核聚變的鏈式反應序幕,4個氫原子聚合成1個氦原子,並釋放出伽馬射線、中微子和一定能量。



    其中,不得不說上述歷程中釋放出的伽馬射線,它的載體是光子,光子由於靜止質量為0,所以一經產生,其運動速度就到了光速。可是,由於這些核聚變反應是在太陽的內核區完成的,那裡的溫度和壓力高得離譜,物質密度極高,主要是由一些自由原子和電子構成的等離子態環境。光子形成以後,由於攜帶的能量很高,便會在極短極短錯別字替換為極短忽略的時間內被周圍的物質所阻擋、碰撞或者吸收。

 

    被吸收的能量此時會轉移到等離子體物質中,然後重新激發出新的光子,每經過一輪的這種吸收、釋放的過程,光子所攜帶的能量都要比原先要減少一些。光子在太陽內部的運動過程,可以用「無頭蒼蠅」一樣,來回亂撞,一般都需要經過幾萬年十幾萬年才能「捱到」太陽的表層。



    不同經歷的光子,最後所攜帶的能量都會有所不同,因此,從太陽表層所發出的光線,既包含著能量很高的伽馬射線(非常幸運的光子,被吸收的次數很少),也包含著能量很低的無線電波(能量幾乎全部在太陽內部消耗完了),共同形成了由不同波段(頻率)所組成的複合太陽光線。


宇宙中第一縷「陽光」


    太陽50億歲的年齡,與宇宙的年齡相比,還顯得非常「年輕」。在19世紀20年代,美國科學家哈勃通過太空望遠鏡,觀測到一個很有意思的現象,那就是來自遙遠星系所發出的光譜,有明顯的向紅端移動的情況,依據克卜勒定律,表明被觀測目標與觀測者之間的距離正在被拉大。在此基礎上,啥勃提出了一個定律(哈勃定律),即目標星系退行地球的速度,和它與地球之間的距離成正比關係,這個線性正比常數後來被命名為哈勃常數。



    2013年,歐洲航天局利用普朗克衛星,通過精密測量得出的哈勃常數值為67.8(km/s)/百萬秒差距,代表著距離地球326萬光年的星體,其相對於地球的退行速度為每秒67.8公裡。



    哈勃提出的宇宙膨脹猜想,後來科學家們通過大量的觀測和研究結論,均加以了證實。而且,科學家們還利用宇宙膨脹事實進行反推,同時結合宇宙微波背景輻射的相關觀測情況,提出現有宇宙是在138億年前,通過一個體積無限小、質量無限大的「奇點」爆炸而來。



    在爆炸之後的一個普朗克時間內,就以極其巨大的能量推動了宇宙空間的膨脹,20分鐘後幾乎達到現有宇宙的空間級別,在大爆炸38萬年之後,隨著空間溫度的下降,宇宙中第一批自由原子才開始形成,逐漸形在了宇宙星雲團,光線才從此前的一片「等離子粥」混沌狀態逃離出去,「光子退耦」的產生,使得宇宙中第一縷光線正式向外釋放出去。



太陽光能傳多遠?


    光線作為一種電磁波,在真空中的傳播速度即是光速,而且會一直以這個速度向遠方傳遞。只有受到星際物質的阻擋,比如星際氣體、塵埃、星體等,都會吸收一部分光線的能量,有些光線因此而發生了衰減,有些光線則會完全消失,其中的能量轉化為吸收物體的內能。但是,宇宙中物質的密度太低了,在絕大多數區域每立方米的空間,僅包含著不到10個氫原子,在這樣的宇宙環境中,光線在傳播時,雖然能量會有所衰減,但是仍然會支撐著傳遞到很遠的地方。


    目前,科學家們用電磁波的方式所能觀測到的遙遠星系,普遍都是在130億光年以內,如果距離再遠,那就只能射電望遠鏡了,再增加距離的話,光線的衰減已經完全融入到宇宙微波背景輻射裡了,再用電磁波探測的方式已經無能為力,只能寄希望於引力波進行探測了。因為在奇點大爆炸理論中,在奇點發生大爆炸的一個普朗克時間內,引力就已經率先分離出去了,通過應用引力波探測的方法,可以窺探出更加遙遠的空間,也就代表著更加接近宇宙誕生時的「聲音」。



    從我們目前所能探測到的恆星光線最遠距離,我們差不多可以推測太陽光能夠傳播到136億光年外(目前太陽壽命46億年,理論上太陽光線現在只傳播到46億光年處)。而通過哈勃常數進行推算,在距離太陽144億光年處,宇宙膨脹的速度就會與光線的傳播速度相同。所以,現在距離太陽超過144億光年的區域,永遠也接收不到來自太陽的光線了。



相關焦點

  • 從太陽發出的光線,到底能照射到多遠的地方?
    而在太陽系外圍的一些行星,就沒有地球這種「待遇」了,由於距離的增加,接收到的太陽輻射強度逐漸減小,表面溫度不斷下降,從這些行星表面如果能夠觀察太陽的話,太陽越來越小、光線越來越不刺眼。那麼,既然太陽光的輻射強度,會隨著距離的增加而減小,那麼,太陽光到底能照射到多遠的地方呢?太陽光是如何產生的?
  • 如果手電筒發出的光線,以光速飛行,能到達宇宙邊緣嗎?
    如果手電筒發出的光線,以光速飛行,能到達宇宙邊緣嗎?在夜深人靜的時候,如果沒有路燈,我們都會打開手電筒,手電筒可以在黑暗中提供一絲光明。很多人在小時候都有同樣的經歷,晚上打開手電筒後,除了照地上,還會照向天空,這時候我們就能看到手電筒發出的一束光照到天空的深處。自我們上學後,才逐步了解到光速到底是什麼,它是宇宙中最快的速度,當我們打開手電筒的瞬間,照向天空後,這束光將會以最快的速度在太空中飛行,很多人都感到疑問,那麼這個速度會不會是光速呢?如果真是這樣的速度,有沒有機會達到宇宙的邊緣呢?
  • 將手電筒照相天空,發出的光線能飛多遠?會到達宇宙邊緣嗎?
    將手電筒照相天空,發出的光線能飛多遠?會到達宇宙邊緣嗎?手電筒在現在已經非常的少見了,曾經是它是居家常備的必需物品,在小時候肯定很多人都有過這樣的經歷,在漆黑的夜晚走在鄉間的小道上打開手電筒,照向天空,我們就可以看到銅手電筒發出的一束光亮,一直到照上天空的深處,當我們關上手電筒的時候,這束光也就馬上消失了。
  • 太陽光能照射多遠?會到達宇宙的盡頭嗎?
    太陽光產生於太陽的核心區域,這個範圍大概是太陽中心向外延伸17萬公裡(相當於太陽半徑的四分之一)。那麼,太陽的核心中是如何產生光的呢?在太陽核心中,密度可達水的150倍,溫度將近1570萬度,壓強相當於2500億個地球表面大氣壓。
  • 太陽為什麼照不亮太空,宇宙為什麼是黑的?
    在晴朗的夜晚,當我們抬頭仰望夜空的時候,我們會發現在天空中掛滿繁星,在小時候我們不知道這些星星到底是什麼,也不知道它們是怎麼來的,直到長大我們的知識得到豐富之後,我們才知道宇宙中的每一顆星星其實都是一顆恆星,恆星是宇宙中一種可以發光發熱的天體,太陽就是其中一種非常普通的恆星,由於在恆星上面發生著激烈的核聚變反應
  • 1光年有多遠?我們看到的太陽是八分鐘前的太陽
    你用了多長時間才能到達那裡取代了你離這段距離有多遠。在確定與恆星或星系的距離時,天文學家也做同樣的事情,但他們不是依靠他們駕駛或行走的速度,而是使用一束光作為參考。為什麼要用光來測宇宙的距離?首先,光很方便。在整個宇宙中,所有光以完全相同的速度傳播:每小時約6.7億英裡。我們通常不會想到光在任何地方穿梭,因為當我們輕輕一按燈開關時 - 就在那裡!我們不必等待房間點亮。
  • 宇宙中那麼多恆星,為什麼沒有太陽的照射天空就黑了?
    你可能會脫口而出,是因為太陽落山了,夜半球的人不再受到陽光的普照。這好像是每個人都知道的答案。那麼,如果他繼續追問,既然夜空繁星滿天,這其中不乏比太陽更大、更亮的恆星,為什麼卻照不亮頭頂這片天?你該如何回答。這個問題看似簡單,卻是天文學中一個著名的問題,「奧伯斯佯謬「。
  • 太陽光那麼強烈,它能夠照亮宇宙邊緣嗎?看完漲知識了
    在學校的時候我們便從課本上了解到,太陽是一個火球,內部時刻都在發生著核聚變反應。已經在宇宙中存在了幾十億年的太陽照亮了地球上每一個黑暗的角落,也正是因為太陽的照射,我們才能給得以在地球上繁衍生息,代代相傳。那麼太陽光這麼強烈,它的照射範圍有多遠呢?我們都知道太陽比地球大好多倍,那麼這麼強烈的太陽光線到底可以照射多遠呢?
  • 科學家發現所有星星,都在離地球遠去,宇宙在「鎖死」人活動範圍
    我們都知道一天有24小時,分為白天和晚上,白天因為有陽光的照射,所以是有光亮的,晚上是因為地球旋轉到了沒有太陽的那一側,所以晚上就是黑色的,但是這裡有一個矛盾的地方,科學家說光在真空當中的傳播是沒有損耗的,科學家也確實證實了宇宙當中是真空的狀態,而宇宙當中能發光的天體,可不止太陽。
  • 太陽發出的光如此耀眼,它能到達宇宙的邊緣嗎
    這就意味著,光從恆星發出之後到達我們地球已經經過了幾百萬年的時間了。我們的太陽也是一樣,它是靠核聚變產生能量而發出耀眼的光芒。目前,科學家根據對太陽光譜和質量的測算,知道太陽的壽命大概在100億年左右,目前已經經過了45.7億年。也就是說,太陽形成初期發出的光已經在宇宙傳播了45.7億光年。那麼問題來了,太陽光能不能傳播到宇宙的邊緣?
  • 太陽到底是白色還是檸檬黃色?
    從宇宙中看,太陽是白色還是檸檬黃色?太陽當空的中午,我們看到的太陽是十分刺眼的白色,到了傍晚,太陽又變成了溫和的檸檬黃色。這種變化是地球上的我們用肉眼看到的,太陽到底是什麼顏色呢?答案是:白色。太陽光本身是一種混合的白光,在宇宙中看到的太陽是發白色光的球體。
  • 宇宙深空測量發現大量不明光線
    一份研究稱,它發現了科學家無法解釋的來自宇宙深空的光線,其總量和已知來源的光線相當。如此大量的不明光線來自哪裡? 研究者之一天文學家波斯特曼(Marc Postman)說:「測量所有的星光和來自星系的光線之和,一直是科學家想做的事情。新視野研究組承擔了這個任務的動機很簡單——就是想知道,當一個望遠鏡對著天空的某一個區域觀測的時候,究竟能接收到多少光線?」
  • 科學家發現火星大氣層發出綠光對極光硏究具重要意義
    不過宇宙的奧秘可能超乎人類想像。《自然天文學》近日刊登一份論文,指出外表「紅紅的」、有「紅色星球」之稱的火星,它的大氣表層中會發出淡淡的翡翠綠光芒。原因是火星大氣層中的氧原子被陽光照射後「激發」恢復原來穩定狀態時就會釋放特定波長的光線,因而產生綠光。
  • 你不知道的宇宙知識:太陽竟是綠色
    這大約是到天鵝座α(天津四)的距離。這是夏季大三角中和牛郎織女一起構成夏季大三角的明亮恆星。天津四太亮了,整個北半球基本都可以看到,事實上幾乎是全世界有人居住的地方都可以看到它。還有一顆恆星,那就是海山二(船底座η)。它的距離比天津四還要遠上兩倍以上。但是這顆恆星非常暗淡,因此不太受到人們的關注。
  • 養花過程中,經常說到散射光線,那,什麼情況才叫散射光線
    導語:散射光線在養花過程中相當重要,那麼,什麼樣的光線被稱之為「散射光線」呢?為什麼有些花卉植物需要散射光線?花卉植物在什麼情況下需要散射光線?怎麼人為給花卉植物營造散射光線?帶著這些問題,今天與花友們一起探討一下,養花種草過程中關於散射光線的問題,希望能幫助到需要的花友。
  • 宇宙中存在的四個謎團,困擾我們多年,科學家也難以解釋
    首先,無法解釋的現象是,雨露中有某種神秘力量存在的地方。這個神秘的力量是如此巨大,它能夠使星系在加速的靠近運動中慢慢地向它靠近。不但如此,巨大的星系,甚至附近的仙女座都被這種力量所吸引,這是科學家們至今還無法解釋的。究竟什麼東西能擁有如此可怕而又巨大的力量?
  • NASA要把太陽變成放大鏡,這樣很可能我們會看到不可思議的宇宙!
    作為現代世界科學是我們掌握的最有利的武器,人類必須面向宇宙去發展,美女小倩也對於宇宙充滿熱情,所以十分喜歡看下一些關於宇宙的科學知識,同時自己也喜歡把本人的感受和大家一起分享。當然宇宙科學的美麗就在充滿不確定性,你不知道宇宙會出現什麼樣的情形,這對於我們來說才是最有吸引力的地方。
  • 距離多遠還能看到太陽?哈勃望遠鏡能在140萬光年外看到!
    目前太陽的絕對亮度,我們在60光年遠的地方,還能隱約看到太陽,而哈勃望遠鏡可以在140萬光年遠的地方看到太陽。太陽的年齡大約是45.7億年,所以太陽發出的光線,最遠傳播到了45.7億光年外(不考慮宇宙膨脹效應),只有望遠鏡足夠大,理論上就能看到太陽。
  • 太陽光傳播到地球需要8分鐘,我們一眼就能看到太陽,這是為何?
    當然不是這樣的,日地距離大約是1.521億公裡,光速每秒接近30萬公裡,所以說太陽光傳播到地球也需要八分鐘左右,也就是說我們地球上的陽光是太陽八分鐘前傳來的,而我們看到的太陽也是八分鐘前的太陽。不過我們在地球上是感覺不到光線還有速度,因為我們在白天一抬頭就可以看到太陽,這是因為太陽在這億萬年以來,始終都照射著各個星球,包括我們的地球,一直都在持續,也就是說太陽光始終都比地球慢八分鐘。
  • 宇宙中有比太陽溫度還高的恆星嗎?
    現在正值高溫酷暑時期,全國很多地方的日最高溫度都已經突破30攝氏度,筆者身處東北地區的吉林省,雖然最高溫度目前也僅有31、2度,比起南方一些地區要「涼爽」許多,但是走在外面暴露在太陽底下,一會兒就渾身冒汗,忍受不了了。