亮蓝色的天空和璀璨的星系, 白天与黑夜的对手戏, 从何而来

2023-10-17 02:50:06


问: 为什么我们在白天时能看到天空,而晚上能看到星系?——加里,9岁,来自奥克兰

答: 你好,加里!谢谢你提出这个好问题。

简单地说,白天和夜晚的天空之所以看起来不同,主要是因为我们的大气层。

大气层围绕着地球,并从地面延伸到外层空间。它是由不同的气体组成的,包括氧气(我们依靠吸入氧气来维持生命)、二氧化碳(我们呼出的气体)、甲烷(也存在于我们排出的气体中)、氮气和氩气。所有这些气体以及所有固体和液体都是由分子组成的。分子是原子的集合,那些原子太小了。虽然我们看不见原子,但它们却是一切事物的基本组成部分。重要的是,不同的分子有不同的原子组合,大小也不同。


分子的大小在一定程度上决定了它们如何与光相互作用。来自太阳的光不是单独的一种颜色,而是由彩虹的所有颜色组成的(这就是为什么当光以某种方式运动时,我们会看到彩虹)。

地球大气层中有这样一些分子, 它们的大小正好可以反射太阳发出的蓝色光,向不同的方向散射。因此,当我们在白天朝太阳看时(记住,你永远不要直视太阳),我们会看到来自太阳的光线直接照射到我们身上。

但是当我们远离太阳时,我们会看到蓝色的光线从我们所看到的大气层中散射出来。这就是为什么白天的天空呈如此明亮的蓝色。


夜晚的银河系

夜晚,我们在黑暗的天空中看到星星,是这些星星组成了我们的银河系。银河系由包括太阳在内的大量恒星组成。每一颗银河系的恒星都有可能被轨道行星绕转,就像地球围绕太阳运行一样。


其他星球的天空

与其他恒星相比,太阳实际上没有那么明亮。然而, 对我们而言, 太阳看起来光明万丈,因为它比其他恒星更接近地球。在夜晚,当我们的地球一侧背对太阳时,到达地球的唯一光线来自其他恒星。这种星光也会散射大气中的分子,但由于它的数量较少,散射也不会太多。

这就是为什么,我们在晚上看不到与白天相同的东西。相反,我们可以透过大气层和更远的地方,看到地球周围广阔而黑暗的空间,以及银河系中许多遥远的恒星。


太阳系其他行星的大气层中有与地球不同的分子,这意味着它们的天空和地球上的天空看起来截然不同。例如,金星上的大气层很厚,即使是在白天,我们也看不到太阳。

在国际空间站或月球上的宇航员看不到明亮的蓝天, 而是将太阳视为黑色夜空中一颗璀璨的大恒星, 并能随时看到银河系。


国际空间站上的宇航员可以在“星爆”模式下看到太阳的全景 (美国国家航空航天局)。

相关知识:

纽卡斯尔大学,是澳大利亚新南威尔士州纽卡斯尔的一所公立大学。它成立于1965年,在卡拉汉的纽卡斯尔郊区设有一个主校区。该大学还在欧伦巴、麦觉理港、新加坡、悉尼市中心等地有分校区。


银河星系(古称银河、天河、星河、天汉、银汉等)[18],是一个包含太阳系[19]的棒旋星系。直径介于100,000[20]至180,000光年[21]。大约拥有1,000亿至4,000亿颗恒星[22][23],并可能有1,000亿颗行星[24][25]。太阳系距离银河中心约24,000至28,000光年,在有著浓密气体和尘埃,被称为猎户臂的螺旋臂的内侧边缘。在太阳的位置,公转周期大约是2亿4,000万年[15]。从地球看,因为是从盘状结构的内部向外观看,因此银河系呈现在天球上环绕一圈的带状。


银河系中最古老的恒星几乎和宇宙本身一样古老,因此可能是在大爆炸之后不久的黑暗时期形成的[9]。在核心约10京公里的范围内的恒星形成核球,并有著一或多根棒从核球向外辐射。最中心处被标示为强烈的电波源,是一个超大质量黑洞,被命名为人马座A*。在很大距离范围内的恒星和气体都以每秒大约220公里的速度在轨道上绕著银河中心运行。这种恒定的速度违反了开普勒动力学,因而认为银河系中有大量不会辐射或吸收电磁辐射的质量。这些质量被称为“暗物质”[26]。

银河系有几个卫星星系,它们都是本星系群的成员,作为室女超星系团的一部分,而后者又是拉尼亚凯亚超星系团的组成部分[27][28]。

BY:Hannah Schunker

FY:Angelina Yang Gong

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