仰望夜空,你能看到多久远的过去?

原文链接:When you look up, how far back in time do you see?

我们的感官局限于过去。一道闪电,几秒钟之后,我们听到远处隆隆雷声。我们听到了过去。

我们也可以看到过去

声音可以3秒钟传播1公里左右,而光每秒钟可传播30万公里。我们看到三公里外的一道闪光时,其实我们看到的是百分之一毫秒前发生的闪光,是一瞬间的过去。

我们如果看更远处,我们就可以看到更久远的过去。我们可以用自己的眼睛看到几秒、几分、几小时和几年之前。借助望远镜,我们可以看到更远的过去。

一秒之前

如果你真的想看到过去 ,请抬起头来。



我们看到的月亮是一秒钟之前的月亮

月亮是距离我们最近的天体,一个布满山、谷、坑的世界。

月亮距离我们38万公里,光花1.3秒的时间从月亮到达地球,因此,我们看到的不是现在的月亮,是1.3秒之前的月亮。

在1.3秒这么短的时间里,月球几乎没有变化。航天控制中心与月球上的宇航员用无线电信号通信,无线电波以光速传播,所以航天控制中心的信息到达月球需要1.3秒,即航天控制中心与月球上的宇航员谈话时,会有1.3秒的延迟,这一延迟是可以感受到的。

若干分钟和小时之前

遥望月球更远处并不难。太阳距离我们1.5亿千米,所以我们看到的是8分钟之前的太阳。

甚至离我们最近的行星金星和火星也在数千万公里之外,所以我们看到的也是几分钟前的金星和火星。当火星非常接近地球时,我们看到的是大约三分钟前的火星。当火星距离地球最远时,光从火星到地球需要20多分钟。



光从火星到达地球所用时间随两行星之间距离而变

这会为在地球上控制火星上的漫游者号探测器带来一些问题。如果你让漫游者号以每小时1公里的速度跑,由于光速有限,时间延迟意味着漫游者可能比你看到的要超前200米,在你命令它刹车后,它还可以再跑出200米后才会停住。

因此,火星漫游者跑得很慢,以每秒5厘米(即每小时0.18公里)的速度前进,而且自带电脑还能辅助驾驶,以防漫游者失事。


光速有限给遥控火星探测器带来了一些挑战

我们再往远处一点看。土星与地球最近距离仍高达10多亿公里,光传过来要一个小时,因此,我们看到的是一个多小时前的土星。

2017年,全世界都在关注卡西尼号宇宙飞船进入土星大气层时,我们听到了一个多小时前已经被摧毁的宇宙飞船发出的回声。

若干年之前

夜空繁星满天,这些星星离我们非常非常远,与我们的距离要用光年来做单位。光年也就是光在一年时间内所走的距离,即9万亿千米。

半人马座阿尔法星是肉眼能看到的夜空中离我们最近的恒星,距离是地球到太阳距离的27万倍,即4光年,所以我们看到半人马座阿尔法星是它4年前的样子。



夜空中一些明亮的星星距离我们数百光年之遥

一些明亮的恒星距离我们更远。猎户座的参宿四距离地球约640光年。如果参宿四明天爆炸(它终有一天会爆炸),我们要过几个世纪后才能知道。

即使没有望远镜,我们也能看得更远。仙女座星系麦哲伦星云是相对较近的星系,它们的亮度足以用肉眼看到。

大麦哲伦星云距离我们只有16万光年,而仙女座星云距离我们只有250万光年。相比之下,现代人类在地球上才仅存在了约30万年。

由于光速有限,我们可以看到从星际尘埃中反射出的光脉冲。

数十亿年前

用肉眼你可以看到数百万年前的景象,但是几十亿年呢?你可以用业余望远镜来看到。



借助小型望远镜可以看到几十亿光年远处的类星体3C 273

类星体3C 类星体3C 273是一个异常亮的发光天体,它比单个星系还要亮,由一个巨大的黑洞提供能量。

它的亮度仅是肉眼能看到的千分之一,因为它离我们太远了,25亿光年。你可以用20厘米孔径的望远镜看到它。

更大的望远镜可以让你看得更远,通过直径1.5米的望远镜可以看到类星体APM 08279+5255,它只是一个暗淡的小点,这不奇怪,因为它在120亿光年之外。

地球只有45亿年的历史,甚至宇宙本身也只有138亿年的历史。相对来说,很少有人亲眼见过类星体APM 08279+5255,向它看去就相当于回顾了几乎整个宇宙的历史。



借助更大的望远镜可以看到类星体APM 08279+5255120亿年前的样子

因此,当你抬起头的时候,看向深远的夜空,记住你看到的不是现在;你看到的是过去。

单凭肉眼,你就可以看到数年前的样子。借助望远镜,你可以看到数百万年甚至数十亿年的过去。

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