在阅读此文前,麻烦您点击一下“关注”,既方便您进行讨论与分享,又给您带来不一样的参与感,深度长文,希望您能够认真看完,感谢您的支持!摘要:小的时候,我们经常会抬头看夜空中的星星,星星一闪一闪的挂在天空中非常明亮,后来随着人类科技的发展,科学家经过研究发现,其实夜空中的星星都是恒星,恒星是夜空中的主角,如太阳一般通过核聚变反应释放能量,恒星内部持续进行氢聚变为氦的过程,这一反应产生的巨大能量以光和
小的时候,我们经常会抬头看夜空中的星星,星星一闪一闪的挂在天空中非常明亮,后来随着人类科技的发展,科学家经过研究发现,其实夜空中的星星都是恒星,恒星是夜空中的主角,如太阳一般通过核聚变反应释放能量,恒星内部持续进行氢聚变为氦的过程,这一反应产生的巨大能量以光和热的形式向外辐射,所以恒星是自主发光的天体,其亮度和质量、温度密切相关,比如说天蝎座的心宿二直径是太阳的600倍,发光能力是太阳的5万倍,但是由于距离地球410光年,其光芒仍需要穿越漫长宇宙才能抵达我们的视野。行星本身不发光,它们如同夜空中的镜子,依靠反射恒星的光而被观测到。
太阳系中的金星、火星、木星等行星便是典型例子,其中,金星因距离地球较近且反射了非常高,成为夜空中最明亮的星星,其亮度甚至超过除太阳和月亮外的所有天体,行星的轨道运动使其在星空中呈现出规律的穿行,古希腊人因此将这类天体命名为“行星”,天文学家用“星等”衡量星星亮度:星等越小,亮度越高。最亮的天狼星星等为-1.46,而肉眼可见的最暗恒星约为6等。亮度差异源于发光能力与距离的双重影响——近处的暗星可能比远处的亮星更显眼。例如,心宿二虽发光能力极强,但因遥远距离,肉眼仅见其为红色亮星。而且夜空中的恒星有可能距离地球非常遥远,动辄几十、几百甚至上千光年。
比如说距离地球最近的恒星是比邻星,它属于三合星系统,距离地球大约4.2光年,一光年大约是9.46万亿公里,天狼星是夜空中最亮的恒星之一,距离地球大约8.6光年,北极星距离地球大约434光年,它几乎正对地轴,所有看起来几乎不动,常被用来辨别方向,猎户座中的参宿四是一颗红超巨星,距离地球大约是640光年,它的直径非常大,若放在太阳的位置,能够吞噬水星、金星、地球、火星的轨道,除此之外,还有的一些星星实际上是河外星系,它们由数十亿甚至数千亿颗恒星组成,仙女座星系是距离银河系最近的大型星系,距离我们约254万光年,它是肉眼可见的最遥远天体之一,在晴朗的夜晚,在北半球的秋季可以看到一个模糊的斑点。
大麦哲伦云是银河系的卫星星系,距离约16.3万光年;小麦哲伦云距离约20万光年,它们在南半球的夜空中较为明显。总的来说,夜空中星星的距离从数千万公里到数百万光年不等,不同距离的星星让我们看到了宇宙的广阔与深邃。不过大家有没有发现一个问题,为什么现在我们看天空中的星星越来越少,很多几乎都看不见了?对此科学家也给出了很多解释,首先就是光污染,光污染即“光害”,指过度使用照明系统产生的问题,会让城市甚至城外的夜空星光被城市灯光覆盖而消失,还会影响天文学家的观测研究,破坏生态系统,光污染会显著提升天空亮度,降低信噪比,使得星星难以被看到。
城市中的灯光辉煌,夜空的亮度更是远于郊外,星星本身的亮度没有变化,但是光污染带来的噪音会大幅度的增加,导致看到的同一颗星的亮度大大降低,当信噪比低于人眼或望远镜的探测极限时,星星就看不见了。在完全无光污染的夜空中,人眼最多能看到6000颗星星,但现实中,大多数人生活在城市或近郊,头顶夜空已被人工照明“洗亮”。据研究,过去12年,夜空亮度每年平均增长9.6%,若现在能看到250颗星星,过12年可能只能看到100颗,星星仿佛被“淹没”在光污染中。现在全球许多城市光污染严重,如纽约、洛杉矶、东京等。以纽约为例,其繁华的都市夜景,鳞次栉比的大厦灯光、霓虹灯广告牌等,让夜空如同白昼。
在这样的城市中,裸眼能看到星星的数量寥寥无几,曾有天文爱好者尝试在纽约市中心观星,结果除了一些亮度极高的恒星外,几乎看不到其他星星。洛杉矶的情况也类似,城市的光污染使得夜空亮度大幅增加,银河等暗弱的天体根本无法观测到。东京作为国际化大都市,光污染问题同样突出,高楼大厦的照明、街道灯光等,让城市夜空星光黯淡,星星观测变得极为困难。除了光污染之外,大气污染也对星星可见性有一定的影响,比如说当空气中的颗粒物,如PM2.5、PM10等,浓度升高时,这些颗粒物会对光线产生散射和吸收。散射是指颗粒物使光线偏离原来的传播方向,向四周散开;而吸收则是颗粒物将光线能量转化为其他形式的能量,如热能。
这两种过程都会导致光线在传播过程中强度减弱,使得远处的物体看起来模糊不清,甚至难以辨认。科学家认为,在大气污染严重的区域,空气中的颗粒物会阻挡光线的传播,降低空气中的透明度,从而使得能见度大幅度下降,人们在白天都会感觉视线受阻,更不用说在夜晚观测星空了,还有的科学家认为,雾霾也能够导致星星不可见,雾霾中包含大量的微小水滴和颗粒物,这些微小颗粒犹如无数个微小的镜子。当光线遇到这些微小水滴和颗粒物时,会发生散射现象,光线向各个方向传播,使得天空变得灰蒙蒙的。在雾霾严重的天气里,整个天空都被这些散射的光线所笼罩,星星发出的光在传播过程中被大量散射和吸收,无法穿透这层厚厚的“雾霾纱”,也就无法到达人眼。
所以,在雾霾天气下,人们抬头望向夜空,只能看到一片灰白,星星仿佛消失了一般,星空的美丽景象被雾霾所掩盖。全球变暖也会导致夜空中的星星不够明显,全球变暖正通过多种途径影响大气透明度。温室气体排放导致的全球变暖,使大气中的水汽含量增加。水汽作为温室气体的一种,会进一步增强温室效应,同时水汽凝结成云的概率也相应增加,云量的变化会影响太阳辐射的反射和散射,进而影响大气透明度。全球变暖还会引起大气环流的变化,如极端天气事件增多,风暴、暴雨等天气会携带大量颗粒物和水汽,这些都会降低大气的透明度。而且,全球变暖使得部分地区出现干旱,导致土地荒漠化,尘土飞扬,悬浮在大气中的尘埃增多。
对光线的散射和吸收作用增强,进一步阻碍了光线的传播,使得夜空中的星星在透过大气层时亮度减弱,变得难以被观测到。虽然说,现在我们用肉眼已经很难观测到天空中的星星了,但是随着人类科技的进步,人类现在已经能够通过其它方式来观察宇宙中的恒星,目前望远镜是主要观察恒星的方法,折射望远镜适合观测较近的恒星,能提供清晰的图像;反射望远镜则更适合观测较远的恒星,可收集更多光线。此外,还有射电望远镜,它通过接收恒星发出的射电波来观测,能帮助人类发现一些不发光或发光很弱,但射电辐射很强的恒星,如脉冲星等。除此之外科学家还能够通过光谱进行观测。
因为不同的恒星发出的光,能够利用光谱仪将它分解成不同波长的光谱,不同元素会在光谱中特定位置产生吸收或者发射线,通过分析这些谱线,能够确定恒星的化学成分、温度、压力等等,不过想要观测到更遥远的恒星和更深的宇宙空间,就需要空间望远镜,比如说之前人类发射的韦伯望远镜,韦伯望远镜的核心是其直径达6.5米的主反射镜,由18片六边形镜片组成,面积相当于哈勃望远镜的6倍。这一设计使其能够收集更多光线,探测更微弱的信号。更重要的是,韦伯是一台红外望远镜,专门捕捉波长0.6到5.0微米的红外光。宇宙中遥远星系的光因红移效应被拉伸至红外波段,而红外光能穿透尘埃与气体,揭示被遮挡的天体细节。
这种能力让韦伯成为观测宇宙早期和恒星形成区域的理想工具。而且为了能够避免太阳和地球热辐射的干扰,韦伯部署在距离地球大约150万公里的日地系统第二拉格朗日点,这个引力平衡,轨道稳定,而且能够背向太阳,它不仅仅是能够看到宇宙中更深更远的恒星和行星,还能够观测到宇宙大爆炸之后几亿年的景象,而且它的红外波段能穿透星际尘埃,让韦伯观测到恒星形成的“摇篮”——原恒星盘。例如,对猎户座星云的研究发现,这些圆盘存在复杂的螺旋臂和环状结构,揭示了行星形成初期的物理过程。根据科学家的记载,从韦伯望远镜发射以后,它已经发现了多个红移值超过10的星系,这对人类了解宇宙有了更深的帮助。
詹姆斯·韦伯空间望远镜的强大之处,不仅在于其技术上的极致突破,更在于它为人类打开了一扇观测宇宙的新窗口。从138亿年前的星系初光到系外行星的呼吸,从恒星诞生的尘埃云到黑洞吞噬物质的闪光,韦伯将深空奥秘转化为可解析的数据与图像。每一次观测都是对认知边界的挑战,每一次发现都可能重塑我们对宇宙的理解。不过虽然现在人类科技越来越强大,但是我们依然要知道,人类还是需要保护好环境,因为只有保护好环境,人类才能够长久的在宇宙中发展下去,目前科学家也在积极的想办法保护地球环境,其中最主要的就是减少二氧化碳和其它废气的排放。
只要我们的地球环境变得越来越好,那么人类文明将会走得更远,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,虽然现在人类还无法解开宇宙中所有的奥秘,但是人类一直都在不断的努力,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步,人类一定能够解开宇宙中更多的奥秘,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?
来源:星空承载梦想