德國天文學(xué)家奧伯斯(Olbres)在19世紀(jì)初在牛頓宇宙模型下討論了天空的亮度問題。如果宇宙是穩(wěn)恒,無限大,時(shí)空平直的,其中均勻分布著同樣的發(fā)光體,由于發(fā)光體的照度與距離的平方成反比,而一定距離上球殼內(nèi)的發(fā)光體數(shù)目和距離的平方成正比,這樣就使得對全部發(fā)光體的照度的積分不收斂,因此黑夜的天空就應(yīng)當(dāng)是無限亮的。
但實(shí)際情況天空是黑暗的。天空為什么會(huì)是這樣黑暗呢?
我們認(rèn)為,作為發(fā)光體的星體所輻射出來的光(電磁輻射)不可能向無限遠(yuǎn)處一直傳播下去,它只能進(jìn)行有限傳播,傳播的極限距離是137.72億光年,以 Z0 表示。
當(dāng)我們設(shè)定單位體積內(nèi)的恒星數(shù)目為n,恒星發(fā)光的平均固有光度為B,距光源單位距離處的能量密度——固有光度,也就是觀測者處測得的能量密度——視光度為b,最后以觀測者為中心點(diǎn)O做一個(gè)半徑為r的球殼,其球殼厚度為dr,則我們就可獲得球殼內(nèi)所有恒星在中心點(diǎn)O的總視光度I0 為:
由于發(fā)光體的視亮度與距離的平方成反比,而一定距離上球殼內(nèi)的發(fā)光體數(shù)目和距離的平方成正比,同時(shí)再將光(電磁輻射)傳播特性考慮進(jìn)去,這樣就使得對宇宙空間任意O點(diǎn)的任意時(shí)刻的全部發(fā)光體的照度的積分收斂,黑夜的天空就應(yīng)當(dāng)是黑暗的。這與實(shí)際情況吻合,可稱為夜空黑暗原理。
難怪美國詩人愛倫·坡這樣認(rèn)為,之所以遙遠(yuǎn)恒星的光沒有照亮星空,是因?yàn)樗鼈冞€沒有到達(dá)地球:我們無法看到比宇宙更遠(yuǎn)的地方。
現(xiàn)在我們知道,我們無法看到137.72億光年之外的東西,我們認(rèn)為因?yàn)楣獾臉O限傳播距離只有137.72億光年。