Почему ночное небо темное?
Если как следует задуматься над вопросом о том, почему ночное небо темное, то вам может показаться что все это не имеет смысла. При этом у любого, кто хоть раз всматривался в ночное небо не возникает никаких сомнений в том, что оно очень темное. Атмосфера на нашей планете в значительной степени прозрачна для видимого света, что позволяет нам всматриваться в бескрайний космический океан. В течение дня солнечный свет заливает атмосферу во всех направлениях, причем как прямой, так и отраженный солнечный свет поступает отовсюду. Ночью солнечный свет не проникает в атмосферу, поэтому небо выглядит темным. Но это – лишь часть сложного ответа на вопрос о том, почему мы вообще считаем, что небо и в том числе космос – черного цвета.
Кстати, цвет – всего лишь иллюзия, искусно созданная мозгом
Бесконечна ли Вселенная?
Вселенная полна звезд и галактик, которые находятся на огромных расстояниях друг от друга: миллионы, миллиарды или даже десятки миллиардов световых лет. Звездный свет путешествует по Вселенной и достигает наших телескопов, открывая тайны мироздания. Не исключено, что Вселенная бесконечна, а количество звезд и галактик в ней невозможно сосчитать. На самом деле ученые до сих пор не определились, конечна Вселенная или нет; мы просто не знаем. Зато мы знаем, что та часть Вселенной, которую мы можем наблюдать, должна быть конечной.
Еще в 1800-х годах Генрих Ольберс обратил внимание на один математический парадокс. Если бы наша Вселенная была бесконечна с постоянной плотностью звезд и/или галактик, то мы бы видели бесконечное количество света со всех сторон, куда бы ни посмотрели. Сначала мы бы увидели звезды поблизости, а затем – в промежутках между ними – разглядели бы еще более дальние звезды. При этом вне зависимости от расстояния – миллионы, миллиарды, триллионы квадриллионы световых лет и т. д. — в конце концов, куда бы мы ни посмотрели, мы бы наткнетесь на звезду.
Еще больше увлекательны статей о том, какие тайны скрывает в себе наша Всленная, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!
Важно понимать, что звезды могут быть самых разных цветов, форм и размеров. Так, на просторах Вселенной существуют звезды многократно превосходящие массу нашего Солнца. Лучше всего это иллюстрирует снимок звездного скопления NGC 3766, в созвездии Центавра. Если бы Вселенная была бесконечной, даже в таком скоплении не было бы «промежутков» между звездами, так как более удаленная звезда в конечном итоге заполнила бы эти промежутки.
Перед вами звездное скопление скопления NGC 3766. Чем дальше находится звезда, тем она тускнее: ее яркость падает по мере увеличения обратного расстояния в квадрате (
Парадокс Ольберса
Но общее число звезд, которые можно увидеть на определенном расстоянии, связано с площадью поверхности сферы, которая увеличивается с увеличением расстояния в квадрате. Умножьте количество звезд на яркость каждой звезды, и вы получите постоянную величину. Но яркость на некотором расстоянии – это особая величина: назовем ее Б. Но что получается: если звезда находится в два раза дальше, то это тоже яркость Б. В три раза? Все Еще Б. В четыре? И снова Б. Если сложить все Б вместе, то получим Б + Б + Б + Б + ….. и так далее. Ответ, как это водится, лежит в направлении бесконечности.
Немецкий астроном, физик и врач Генрих Ольберс еще в XIX веке использовал эту линию рассуждений, которая привела его к выводу о том, что наблюдаемая Вселенная не может быть бесконечной. Однако уверенным в этом на все он не был. В конце концов, существовали и другие астрономические проблемы. Одно из распространенных возражений состояло в том, что этот наивный анализ не принимал во внимание всю светонепроницаемую пыль, которую можно увидеть, просто взглянув на плоскость Млечного Пути. Даже сегодня, как пишет Forbes, многие из самых известных астрономических достопримечательностей заполнены свето-блокирующей пылью.
Парадокс Ольберса выглядит так
Темные, пыльные молекулярные облака, подобные тому, что находятся в пределах Млечного Пути, со временем разрушатся и дают начало новым звездам, причем в самых плотных областях формируются самые массивные звезды. Но звездный свет не может пробиться сквозь пыль – он поглощается ею. В конечной Вселенной эта пыль может соперничать со звездным светом, поскольку видимый свет, попадающий в пыль, поглощается и вновь излучается при более низких энергиях. Но если бы Вселенная действительно была бесконечной, то проблема парадокса Олберса обнаружилась бы для каждой пылинки: каждая пылинка должна была бы поглощать бесконечное количество звездного света, пока она тоже не излучала бы при той же температуре весь поглощаемый ею свет!
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram
Другими словами, что-то было не так. Наша Вселенная не может быть статичной, бесконечной и наполненной вечно сияющими звездами. Если бы это было так, то ночное небо было бы ярким, во всех местах и во всех направлениях. Очевидно, здесь есть что-то еще. С нашей точки зрения, наблюдаемая Вселенная может составлять 46 миллиардов световых лет во всех направлениях но есть, конечно, еще одна, ненаблюдаемая Вселенная, возможно, даже их бесконечное количество, о чем подробнее можно прочитать в этой статье.
Вселенная может быть бесконечна, но мы видим лишь свет, что путешествовал на протяжении 13,8 миллиардов лет: именно столько времени прошло после Большого Взрыва. В конечном итоге, сама природа Вселенной — расширяющаяся, развивающаяся и имеющей начало – является причиной того, что мы не видим света вокруг себя, а ночное небо кажется темным.
Источник
Если свет от звёзд свободно перемещается в пространстве, почему Земля не освещена постоянно?
В конце XVIII века немецкий астроном Генрих Ольберс на основе собственных предположений вывел парадокс, который в последствие получил название » парадокс Ольберса «.
• Возраст Вселенной бесконечен
• Протяжённость Вселенной бесконечна
• Звёзды по всей Вселенной распределены равномерно
То есть глядя в ночное небо можно было бы наблюдать сотни миллиардов звёзд, и ещё больше звёзд между ними, а между ними ещё больше . Всё что можно было бы увидеть — бесконечный звёздный свет, ярко освещённое небо во всех направлениях.
Парадокс заключается в том, что ничего подобного не наблюдается.
Предположения Ольберса выглядели весьма достойно для своего времени. Но на сегодняшний день стало известно немного больше .
Во-первых, Вселенная не бесконечно стара. Ей всего 13.8 млрд лет .
Во-вторых, Вселенная не бесконечна . Её диаметр составляет 93 млрд световых лет . Она простирается (для нас) до визуального предела. Человек просто не может наблюдать ничего за пределами доступного горизонта, поэтому количество звёзд, которые можно увидеть ограничено.
Если сложить общее количество объектов, стремящихся к бесконечности, то в итоге можно получить конечный результат.
Например, рассмотрим простой круг, который будет заполняться точками. Чем меньше размер точки, тем больше их поместится в круг . То есть можно разместить гораздо больше песчинок, чем бильярдных шаров. Обратите внимание на фото ниже.
Наверняка вы заметили, что с точки зрения наблюдателя размеры Солнца и Луны близки. Но в реальности Солнце в 400 раз шире Луны . Всё дело
в том, что чем дальше объект, тем меньше он выглядит. Солнце в 400 раз дальше от нас, чем Луна , поэтому по размеру выглядит таким же.
Для нас следующая ближайшая звезда Альфа Центавра, которая находится в 276 000 раз дальше Солнца . То есть она должна быть
в 276 000 раз шире, чтобы казаться (для нас) такой же яркой, как Солнце. Но радиус самой крупной звезды в наблюдаемой Вселенной «всего лишь» в 2000 превышает радиус Солнца .
Даже если поместить самую крупную звезду во Вселенной на место Альфа Центавры, для нас она была бы всего на 1% ярче Солнца . Непосредственно с этим связан следующий пункт.
В-третьих, звёздных свет тускнеет с увеличением расстояния. Очень далёкие звёзды не видны глазу и их регистрация является проблемой даже для самых чувствительных приборов.
В-четвёртых, во всей Вселенной существует огромное количество скоплений газа и пыли , которые затемняют свет звёзд, проходящий через них.
Источник
Парадокс Ольберса
Парадокс Ольберса — это разгаданная загадка космологии. Ее ключевой вопрос звучал так — почему ночное небо не такое же яркое, как поверхность Солнца? Ведь именно так должно быть, если Вселенная бесконечно велика и равномерно заполнена звездами?
Парадокс Ольберса
Впервые этот вопрос был поднят еще в 1610 году, когда Иоганн Кеплер обсуждал его с Эдмундом Галлеем и Жаном Филиппом Луи де Шезо. В восемнадцатом веке про парадокс подзабыли. Но в девятнадцатом астроном и врач Генрих Ольберс вновь поднял этот вопрос…
Сегодня проблема полностью разрешена в рамках стандартной космологии и теории Большого взрыва. Согласно им Вселенная имеет конечный возраст (что предполагает некий горизонт пространства, за которым мы не можем ничего видеть), и содержит конечное количество звезд.
Детальный взгляд на парадокс
Является ли Вселенная бесконечной, или где-то начинается совершенно пустое пространство? И ничего больше нет за ее пределами? Ольберс утверждал, что Вселенная не может содержать бесконечно большое количество звезд и галактик. Ведь каждая звезда излучает свет. И независимо от того, как далеко находится от нее Земля, часть ее света достигнет нашей планеты. Но если бы Земля получала свет со всех сторон от бесконечного числа звезд, то ночное небо казалось бы ослепительно ярким. В каждом направлении, в каждой точке неба должна быть звезда. Небо должно в этом случае быть непрерывным источником света.
Но, как мы видим, на самом деле звезды вносят очень малый вклад в освещение Земли из космоса. Таким образом, согласно Ольберсу, звезд не может быть бесконечное множество. И Вселенная должна быть конечна.
Чем дальше звезда, тем меньшая доля ее света в конечном итоге достигает Земли. Количество этого света уменьшается пропорционально квадрату расстояния до звезды. Если бы Солнце было вдвое дальше от нас, света от него стало бы в четыре раза меньше. В три раза больше нынешнего расстояния — и света станет меньше в 9 раз. В четыре раза дальше — в 16. И так далее…
Сферы Ольберса
На больших расстояниях количество звезд в единице объема считалось тогда достаточно постоянным. Ольберс рассмотрел вклад в освещение на Земле воображаемой тонкой сферической оболочки из звезд, в центре которой располагалась Земля. Таким образом, вся Вселенная была разделена на последовательность тонких сферических оболочек, каждая из которых охватывала все более крупные сферы. Ольберс рассчитал вклад типичной сферической оболочки, а затем суммировал вклады всех оболочек — от ближайших, непосредственно окружающих Землю, до самых далеких. Если бы Вселенная была бесконечной, самая внешняя оболочка была бы в бесконечности.
Парадокс заключался в том, что при уменьшении освещенности в соответствии с законом квадрата расстояния эти сферы становились больше. И содержали бы больше звезд. То есть количество звезд в каждой оболочке увеличивалось с увеличением квадрата расстояния. И если бы расстояние до самой отдаленной сферической оболочки было бесконечностью, результатом суммирования также была бы бесконечность. Ночное небо должно казаться равномерно ярким. Но ночью на Земле темно. И поэтому Ольберс пришел к выводу, что Вселенная конечна.
Два недостатка
Однако в его аргументации есть два недостатка, которые делают этот вывод неверным. Большая часть вещества в космосе имеет низкую температуру. И ничего не излучает. В частности, межзвездная пыль не излучает видимый свет. Но при этом поглощает его, и блокирует свет от более отдаленных звезд. Если бы межзвездной пыли не было, Земля получала бы гораздо больше света.
Другой недостаток теории Ольберса был обнаружен позже. Астрономы установили, что все отдаленные галактики удаляются от нашей. Этот факт доказывается красным смещением в их спектрах. И чем эти галактики дальше, тем быстрее их скорость. Некоторые наблюдаемые галактики отдаляются от нас со скоростью, близкой к скорости света.
Поэтому галактики могут простираться от нас до бесконечности. Скорость их удаления от нас вполне может превышать скорость света. Ведь удаляются они за счет расширения самого пространства. И испускаемые ими излучения никогда не достигнут нашей планеты.
И поэтому ни один из этих далеких источников света никогда не мог бы внести вклад в яркость ночного неба Земли…
Источник
Почему в космосе темно?
Если Вселенная бесконечна и более-менее равномерно заполнена звездами, то это значит, что посмотрев в любую точку космоса, мы должны видеть свет от какой-нибудь звезды. То-есть космос должен быть залит светом от несчетного количества источников этого света. Однако, в действительности мы этого не наблюдаем.
Этот парадокс называется фотометрическим парадоксом или парадоксом Ольберса . Ученые XIX века объясняли это парадокс тем, что космическая пыль является преградой на пути у света от далеких объектов. Как выяснилось позднее, это объяснение оказалось неправильным: в силу закона сохранения энергии пыль от такого излучения должна сама нагреться и начать светиться также ярко, как и звезды.
Первый шаг к верному решению этого парадокса сделал американский поэт и писатель Эдгар Аллан По в своей поэме «Эврика» . Как и любой верующий человек, Аллан По понимал, что Вселенная когда-то была создана, то есть она имеет конечный возраст. Поскольку свет имеет конечную скорость, то писатель предположил, что ночное небо темное, потому что свет от большинства звезд еще не успел дойти до нас.
Также, открытие расширяющейся Вселенной внесло вклад в решение этого парадокса. Свет от удаляющихся нас объектов испытывает эффект красного смещения . Поскольку Вселенная расширяется во все стороны, все далекие звезды и галактики также удаляются от нас. При этом спектр света от таких удаляющихся объектов сдвигается в красную сторону относительно нас — неподвижного наблюдателя. Поэтому, чем дальше звезда или галактика, тем меньшее количество энергии мы от нее получаем.
Следовательно, если бы Вселенная была статичной, то мы бы могли разглядеть намного больше звезд, а если бы скорость света была бесконечной, то и днем и ночью небо было бы таким же ярким, как диск нашего Солнца.
Делитесь этой статьей в своих социальных сетях, а также не забывайте поставить палец вверх, подписаться на наш канал и оставить комментарий, если вам понравилась данная публикация!
Канал не позиционирует себя, как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.
Источник