Vũ trụ tại sao có màu đen và bầu trời có màu xanh? Không trung có mùi như thế nào?

Đến thời điểm hiện tại, hàng loạt bí ẩn về con người, vũ trụ vẫn chưa tìm được lời giải. Tuy nhiên, bằng lăng kính khoa học, con người đã lý giải được nguyên nhân khiến bầu trời có màu xanh và vũ trụ có màu đen.

Tận mắt nhìn lên bầu trời đêm hoặc chiêm ngưỡng những hình ảnh được gửi từ vũ trụ, chúng ta sẽ thấy một không gian đen kịt, thăm thẳm, được chấm phá bởi những ngôi sao sáng.

Mặt trời của chúng ta là một ngôi sao khổng lồ. Lượng ánh sáng mà nó phát ra là rất lớn. Vũ trụ có rất nhiều ngôi sao chiếu sáng giống như Mặt trời, nhiều đến mức chúng ta gần như không thể đếm hết được. Với nhiều ngôi sao như vậy đáng lẽ không gian vũ trụ phải được thắp sáng, đúng không? Chính xác!

Nhưng tại sao nó lại có màu đen? Tại sao không gian vũ trụ không đầy màu sắc hoặc có màu xanh giống như trên bầu trời ở Trái đất?

Nhiều người ắt hẳn sẽ trả lời do vũ trụ tối, không được chiếu sáng bởi Mặt trời. Nhưng trên thực tế, màu sắc của vũ trụ lại ít có liên quan đến việc thiếu ánh sáng.

vũ trụ thì luôn tồn tại màu đen mặc dù có Mặt trời và hàng vạn vì sao chiếu sáng. Điều này do quy luật của ánh sáng. Tức là ta chỉ nhìn thấy được một vật trong trường hợp ánh sáng từ vật đó chiếu tới mắt ta và hình ảnh ta thấy tương quan với kích thước của vật đó. Các ngôi sao dù nhiều và sáng đến mấy cũng cách xa nhau trong vũ trụ mênh mông nên ta thấy vũ trụ có màu đen lốm đốm ánh sáng.

Quy luật ánh sáng này áp dụng cho cả màu sắc của các ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy. Khi nhìn lên bầu trời đêm, ta có thể thấy các ngôi sao với nhiều màu sắc khác nhau như vàng, cam, đỏ, trắng,... nhưng không thấy ngôi sao nào có màu xanh lá cây. Lý do là vì mắt người chỉ nhìn được ánh sáng có bước sóng từ xanh lam tới đỏ và xanh lá cây có nằm trong khoảng này.

Song những ngôi sao màu xanh lá cây lại phát ra ánh sáng có bước sóng khác nhau, mắt con người khi tiếp nhận lại trộn những màu sắc đó lại để nhìn, giống như Mặt trời phát ra rất nhiều chùm sáng màu xanh lá cây nhưng ta chỉ thấy một màu trắng lóa mà thôi. Đó là nguyên nhân vì sao trên vũ trụ có nhiều ngôi sao màu xanh lá cây nhưng chúng ta lại không nhìn thấy.

"Bạn sẽ nghĩ rằng có hàng tỷ ngôi sao trong thiên hà của chúng ta. Chúng phản chiếu ánh sáng, và sáng rực như khi chúng ta nhìn lên bầu trời đêm", Tenley Hutchinson-Smith, một sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn và vật lý thiên văn tại Đại học California, Santa Cruz (UCSC) cho biết. "Nhưng nó thực sự rất tối".

Hutchinson-Smith cho biết mâu thuẫn này được giới vật lý và thiên văn học gọi là nghịch lý của Olbers.

Trong đó, hiện tượng được giải thích bằng lý thuyết giãn nở không gian - thời gian, rằng "vũ trụ của chúng ta đang giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng".

Khi không phát hiện bất kỳ ánh sáng khả kiến nào chúng ta sẽ thấy không gian vũ trụ tối đen. Hơn nữa, ánh sáng có giới hạn tốc độ nhất định, trong khi vũ trụ lại vô cùng rộng lớn. Vì vậy, ánh sáng từ những ngôi sao xa xôi thậm chí không thể đến được mắt chúng ta. Do đó, không gian có màu tối đen.

Có thể hiểu rằng ánh sáng phát ra từ mặt trời, hoặc từ các thiên hà đang giãn ra, biến thành sóng hồng ngoại, sóng vi ba, và sóng vô tuyến - thứ mà mắt người không thể nhìn thấy. Đây chính là lý do mà khoảng không gian trong vũ trụ có màu tối đen khi nhìn bằng mắt thường.

Miranda Apfel, cũng là một sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn và vật lý thiên văn tại UCSC, thì cho rằng nếu con người bằng một cách nào đó có thể nhìn thấy những tia cực tím hoặc tia hồng ngoại, thì bầu không gian chắc chắn sẽ tràn ngập ánh sáng.

Giải thích cho điều này là bởi các proton và electron tồn tại từ thời sơ khai của vũ trụ bị phân tán bởi "Vụ nổ lớn" (Tên khoa học: Bigbang) vẫn đang lấp đầy tất cả không gian.

Một lý do khác khiến phần không gian giữa các vì sao và giữa các hành tinh có vẻ rất tối, bởi chúng là một vùng chân không gần như hoàn hảo.

Nếu bạn chưa biết, bầu trời của Trái đất có màu xanh lam do các phân tử cấu tạo nên khí quyển (chủ yếu bao gồm nitơ và oxy) làm tán xạ rất nhiều bước sóng màu xanh lam và tím của ánh sáng khi nhìn thấy từ Mặt trời theo mọi hướng.

Tuy nhiên trong trường hợp không có vật chất, ánh sáng sẽ truyền theo một đường thẳng đúng nghĩa từ nơi phát ra chúng.

Bởi vì không gian là một chân không gần như hoàn hảo - nghĩa là nó có cực kỳ ít phân tử vật chất, nên hầu như không có "chất xúc tác" để phân tán ánh sáng tới mắt của chúng ta. Khi đó, chúng ta sẽ chỉ thấy một màu đen duy nhất.

Khi chiều tà, lượng không khí dày hơn làm tán xạ được cả ánh đỏ và cam nên bầu trời thường đỏ ối vào hoàng hôn.Cụ thể, khi Mặt trời bắt đầu lặn, ánh sáng cần phải đi một đoạn đường dài hơn qua không khí trước khi đến vị trí mà bạn nhìn thấy. Lúc này, sẽ có càng nhiều ánh sáng bị phản xạ và tán xạ hơn. Càng có ít ánh sáng trực tiếp từ mặt trời tiếp cận tới vị trí của bạn, thì bạn sẽ nhìn thấy mặt trời càng ít phát sáng hơn. Cũng trong thời điểm này, màu sắc của Mặt trời bắt đầu có sự thay đổi, từ màu vàng lúc ban ngày bắt đầu chuyển dần sang cam và sau đó đến đỏ.

Giả thuyết này được ủng hộ bởi một nghiên cứu vào đầu năm 2021 trên Tạp chí Vật lý Thiên văn, cho rằng không gian có thể không tối đen như chúng ta vẫn lầm tưởng.

Thông qua sứ mệnh New Horizons của NASA tới Sao Diêm Vương và Vành đai Kuiper, các nhà nghiên cứu đã có thể nhìn thấy không gian vũ trụ mà không có sự can thiệp của ánh sáng từ Trái đất hoặc Mặt trời.

Không trung có mùi gì?

Không gian trong vũ trụ chứa rất nhiều sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy là các hợp chất thuộc nhóm hydrocacbon thơm polycianic (polycianic aromatic hydrocacbon-PAH).

Các phân tử hợp chất PAH dường như có mặt ở khắp nơi trong vũ trụ và có mùi vị đặc trưng.Louis Allamandola, giám đốc Viện Vật lý và hóa học thiên văn cho biết, những hợp chất này cũng nằm trong danh sách những chất xuất hiện sớm nhất trên Trái đất, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi PAH có trong than, dầu và thậm chí cả thực phẩm.

Mùi vị trong không trung là rất khác biệt so với trái đất. NASA đã nhờ đến sự trợ giúp của Steven Pearce, một nhà sản xuất nước hoa mô phỏng mùi của không trung để phục vụ cho việc huấn luyện những nhà du hành vũ trụ. Pearce cho biết, mùi trong không trung giống với mùi của thuốc s.úng.

Allamandola giải thích rằng, mùi trong Hệ Mặt trời của chúng ta đặc biệt cay vì nó chứa rất nhiều carbon và ít oxy, và ví von "cũng giống như chiếc xe hơi hoạt động trong trạng thái thiếu oxy, nó sẽ xuất hiện muội đen và mùi hôi. Các vì sao chứa nhiều oxy, tuy nhiên, nó có mùi vị tựa như mùi của chiếc vỉ nướng than.

Một khi bạn rời khỏi thiên hà của chúng ta, bạn có thể gặp được những mùi thú vị. Trong túi đen của vũ trụ, những đám mây phân tử chứa các hạt bụi nhỏ với mùi hôi, thoảng qua mùi vị ngọt ngào đi cùng với mùi hôi giống mùi trứng thối của lưu huỳnh".

Sao Mặt trời mới mọc bị méo đi?

Khoa học phát triển giúp chúng ta biết được rằng, Mặt trời hình cầu và là trung tâm của dải ngân hà. Thế nhưng nếu đã một lần ngắm bình minh mọc hay hoàng hôn buông xuống, bạn hẳn sẽ thắc mắc: Mặt trời bị méo chứ không phải có hình cầu.

Giống như một chiếc thìa dài nhúng vào một cốc nước khi nhìn vào có cảm giác như bị gãy, khúc xạ ánh sáng chính là câu trả lời chúng ta tìm kiếm. Ánh sáng thông thường truyền theo đường thẳng nhưng khi di chuyển từ môi trường này sang môi trường khác, nó sẽ bị "bẻ cong".

Bầu không khí của chúng ta thực chất không hề đồng nhất, tức là có sự khác biệt giữa các khu vực, phụ thuộc vào độ cao, khí hậu... Người ta thường nói, bình minh và hoàng hôn là hai thời điểm Mặt trời gần đường chân trời nhất. Đó cũng chính là vị trí có thể cảm nhận rõ nhất sự khúc xạ ánh sáng này.

Không khí gần mặt đất nặng hơn so với không khí trên cao. Do vậy, khi Mặt trời mọc lên hay từ từ lặn xuống, ta sẽ có cảm giác "ngôi sao" này như bị bóp méo, uốn cong vậy.

Có thể khẳng định, các hiện tượng tưởng chừng như hiển nhiên lại ẩn chứa bên trong nó nhiều bí ẩn. Ngày nay, con người vẫn đang ngày đêm nghiên cứu để cố gắng lý giải thêm thật nhiều hiện tượng xung quanh mà trước đây chưa có lời giải đáp.

Nơi du khách trải nghiệm không gian vũ trụ trên Trái Đất Tin tài trợCác trung tâm vũ trụ, cung thiên văn, bảo tàng không gian là những địa chỉ mang đến du khách trải nghiệm như đang ở bên ngoài địa cầu.