Почему космос черный?
Смотреть на ночное небо, полное звезд, является одним из самых сильных переживаний, которые мы имеем как люди; это зрелище вдохновляло нас на протяжении десятков тысяч лет. Хотя невооруженным глазом видно менее 4500 звезд в любой точке Земли, мы знаем, что только в Млечном Пути (нашей галактике) есть не менее 100 миллиардов звезд.
Если это не полностью подорвало ваше чувство перспективы, подумайте об этом — по оценкам, в нашей вселенной насчитывается более 170 миллиардов галактик, многие из которых намного больше нашей домашней галактики.
Это означает, что во вселенной триллионы звезд, каждая из которых — пульсирующая радиационная машина, способная осветить пространство вокруг нее на миллионы километров.
Учитывая эти неисчислимо большие числа, неудивительно, что общий вопрос на протяжении всей истории касался очевидного недостатка света в небе. Более конкретно, почему пространство кажется черным?
Вселенная конечна
Когда самые мощные телескопы смотрят в просторы космоса, они, по сути, оглядываются назад во времени. Мы можем видеть 46 миллиардов световых лет в каждом направлении, в то время как у любого источника света за пределами этого расстояния не было достаточно времени, чтобы добраться до нас.
Даже когда мы фокусируем эти невероятно мощные телескопы в крошечной точке пространства, которая кажется абсолютно черной, свет все равно достигает нашего оборудования наблюдения, и мы находим еще больше звезд и галактик. Количество звезд и галактик ошеломляет, и нашим мозгам трудно даже понять. Галактические расстояния почти немыслимы, поэтому во всех смыслах и целях Вселенная часто кажется бесконечной.
Однако, как отметили многие эксперты, и как показали мысленные эксперименты, если бы наша вселенная была поистине бесконечной, то, если бы вы посмотрели достаточно далеко и долго в какой-то одной точке пространства, в конце концов вы бы приземлились на источник света, даже если бы он был на другой «стороне» вселенной. Тем не менее мы видим, что это не так, и, учитывая наше понимание Большого взрыва, ускоряющегося расширения и космического микроволнового фона, преобладает мнение, что вселенная на самом деле конечна.
Если бы вселенная была бесконечной, то мы бы никогда не увидели пустое пространство (черного цвета) между галактиками и звездами. Каждая точка тьмы будет заполнена звездами или галактиками на бесконечном диапазоне расстояний и глубин.
В случае бесконечной вселенной наше ночное небо будет постоянно освещено, что, как мы знаем, не так. Опять же, основываясь на огромных, неуклюжих пропорциях Вселенной, хотя она заполнена триллионами звезд и сотнями миллиардов галактик, подавляющее большинство полностью пусто. Хотя это может быть трудно осмыслить, некоторые эксперты считают, что плотность вещества во Вселенной составляет примерно один атом водорода на кубический метр! Если мы представим всю вселенную в кубе размером с картонную коробку, и все звезды, галактики, планеты, астероиды и луны будут эквивалентны одному атому водорода в этой коробке, вы сможете начать понимать, насколько пусто пространство и, следовательно, «без света».
Хотя вне всякого сомнения существует «большая» вселенная за пределами того, что мы можем наблюдать в настоящее время, у нас не было достаточно времени для того, чтобы свет от этих небесных тел достиг нас после Большого Взрыва. Что еще более интересно, из-за ускоряющегося расширения Вселенной не только небесные тела и галактики движутся от нас почти со скоростью света (на самых дальних краях вселенной), но и пространство между этими телами также расширяется с быстрой скоростью. Это означает, что край вселенной постоянно удаляется от нас и, фактически, движется быстрее скорости света! Это означает, что даже через миллиарды лет ночное небо по-прежнему будет черным, поскольку наше зрение никогда не сможет догнать самые дальние точки во вселенной.
Человеческие ограничения
Помимо физических аспектов Вселенной (например, плотности вещества, скорости расширения), которые влияют на общую черноту пространства, существуют также ограничения нашего видения. Например, люди могут видеть свет только в видимом спектре. Однако в электромагнитном спектре видимый спектр представляет собой узкую полосу, ограниченную с одной стороны гамма-лучами, рентгеновскими лучами и ультрафиолетовыми лучами, а с другой стороны — инфракрасным излучением, радаром, микроволнами и радиоволнами.
Эти различные типы излучения (формы света) создаются по всей вселенной, но мы не можем физически увидеть этот свет без специализированных датчиков. Что еще более важно, в самом начале Вселенной — Большого взрыва — вся масса, которая сейчас присутствует, содержалась при почти бесконечной плотности и температуре, прежде чем она начала быстро расширяться наружу. Первоначально Вселенная была настолько нестабильной, что атомы даже не могли сформироваться. Таким образом, все это излучение, тепло и энергия, теоретически, будут равномерно распределяться по всей вселенной по мере ее расширения, а это означает, что мы должны испытывать и наблюдать ее со всех сторон, все время.
Как оказалось, за последние 13,8 миллиардов лет большая часть этой радиации «остыла», но не исчезла. Как упоминалось ранее, существует нечто, называемое Космическим микроволновым фоном, которое, по сути, является послесвечением Большого взрыва, и оно почти равномерно присутствует во всей вселенной. Это излучение очень холодное, с низким количеством энергии и, следовательно, не в видимом спектре света. Если бы люди могли видеть радиоволны такой низкой интенсивности так же, как мы видим видимый свет, небо было бы бесконечно освещено для нас. Однако то, как адаптировались наши способности зрения, основанные на качестве света, генерируемого нашей звездой, не позволяет нам видеть этот конкретный тип или диапазон излучения.
Заключение
Казалось бы, бесконечная чернота космоса может чувствовать себя изолированной, но помните, что-то, что вы можете увидеть невооруженным глазом, является лишь бесконечно малой долей звезд и галактик, которые находятся в дальних уголках космоса. Несмотря на это, подавляющее большинство пространства представляет собой вакуум, лишенный каких-либо объектов, которые могли бы создать видимый нам свет для свидетельства. Наконец, если темная пустая пустота сбивает вас с толку, помните, что она на самом деле наполнена светом… именно такого, который мы не можем видеть!
Источник
Какого же цвета космос?
Представьте себе ночное небо , усыпанное звездами. Какое же оно красивое и черное(?). Почему мы считаем что космос и вся вселенная черная? Может быть они совсем другого цвета.
И правда, согласно современным представлениям вселенная бесконечна, и равномерно заполнена звездами и галактиками. Получается, куда бы мы не ткнули пальцем в небо, в любом месте мы далеко или близко обнаружим какую нибудь звезду. То есть как в глухом лесу мы повсюду окружены стеной из удаленных деревьев, также и ночное небо, по идее, должно быть ослепительно ярким от света далеких-далеких звезд.
Однако почему-то мы видим его черным. В чем же дело?
Это так называемый фотометрический парадокс . Его объяснение таково : вселенная безгранична, но ограничения в ней все-таки есть . Во-первых , ограниченна скорость света (300 000 метров в секунду) , и чем дальше находится звезда, тем больше времени нужно чтобы ее свет добрался до нас. А во-вторых , ограничен возраст вселенной, ей всего лишь 13,8 миллиарда лет. И многие звезды находятся настолько далеко, что их свет просто-напросто не добрался до нас за все время существования мира . Это, словно, мы ждем грома от далекой грозы, молния уже сверкнула, но звук еще до нас не дошел.
Получается мы видим космос черным, просто потому-что там нет света?
Подождите, а что значит «видим» ? Это обычно то, что мы воспринимаем глазами, но видимый свет это лишь крохотная часть от всего диапазона электромагнитных волн. Есть же ведь еще радиоволны, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, и т. д.
Единственное что их отличает от привычного нам цвета, это длина волны, а по факту, это практически такой же свет, только мы его не видим. Но мы построили приборы, которые это могут. На сайте http://www.chromoscope.net/ можно посмотреть как выглядит вселенная в разных диапазонах волн . Конечно, изображение рисуется в псевдо-цветах, чтобы мы могли хоть что-то увидеть, но взгляните, насколько же много излучения в космосе, которое мы не можем разглядеть своими глазам.
Вот что интересно, свет от далеких галактик идет до нас очень долго, мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад. И смотрите, теоретически, мы можем увидеть свет, который шел до нас 13,8 миллиардов лет , а это возраст вселенной.
Источник
Почему Космос тёмный, а небо голубое?
Действительно, почему же ночью Космос тёмный, а днём вместо Космоса небо голубое? Хоть и у человечества много неразгаданных вопросов, на эти ответы найдены !
Свет появляется из-за сильно нагретого источника, от которого лучи разлетаются во все стороны по прямой. По лучам несутся особые частички, называемыми фотонами . Они и дают ощущение света. Для Земли, самым близким источником света является Солнце.
Также свет может отражаться от объектов (например, Луна). Если же нет света, значит образуется темнота. Источниками света являются и другие звёзды. Но они находятся на таком удалённом расстоянии, что достигают Земли только в миллионных долях процента.
Значит, ночью Космос тёмный, так как лучи главного источника света Солнца не попадают на лицевую часть Земли. Лучи других звёзд попадают в сторону смотрящего в ночное время суток. Поэтому мы и видим звёзды
Почему тогда днём небо голубое, а другие звёзды не видны?
Днём, когда видно Солнце, почему-то другие звёзды нельзя как ночью увидеть. И почему-то небо именно голубого цвета.
Причина кроется из-за наличия атмосферы Земли, если бы её не было, то тогда бы Космос оставался таким же тёмным . На Луне нет атмосферы, поэтому и днём, и ночью будет сплошная темнота, при этом будут видны Солнце и другие звёзды.
Атмосфера Земли состоит из частиц азота, кислорода, водорода и другое. Свет в них преломляется, отражается и рассеивается. На самом деле свет достигает атмосферы Земли с полным комплектом цветового набора.
Мы можем видеть это явление во время дождя (радуга), так как свет преломляется в частичках воды, он разбивается на 7 основных цветов радуги.
Итак, когда свет достигает атмосферы Земли с 7 основными цветами, рассеиваются только цвета с короткими волнами (от фиолетового до голубого), остальные (от зелёного до красного) не так сильно рассеиваются, продолжают двигаться дальше и попадают на сетчатку нашего глаза.
Фиолетовый с самой короткой длиной волны рассеивается в атмосфере очень быстро и он не так восприимчив как голубой. Человеческий глаз успевает увидеть только между голубым и синим рассеянный цвет. Он и заполоняет всю атмсоферу. Из-за этого нам и кажется, что небо голубое.
Понравилась статья. Подписывайтесь на канал, ставьте лайки. Впереди много интересного!
Источник
Цвет космоса
В науке воображение особенно востребовано. Это не только математика или логика, но нечто между красотой и поэзией.
— Мария Митчелл
Глядя на необъятность ночного неба, где есть несколько облачков, нет Луны, в достаточно тёмное время суток, вы увидите не просто тысячи крохотных белых точек, освещающих чёрный навес ночи.
Хотя в среднем звёзды белого цвета, тому есть важная причина. Наши глаза в результате эволюции привыкли видеть очень узкую часть спектра, известную нам, как видимый свет, от фиолетового цвета с длиной волны в 400 нм, до красного света с 700 нм.
По сути, эти длины волн ничем особым не выделяются, просто так получилось. Но это случилось на поверхности Земли, которая днём освещена Солнцем!
Это значит, что звёзды, горящие при температурах выше, чем Солнце, будут казаться нам голубыми, а более холодные будут казаться, по мере уменьшения, жёлтыми, оранжевыми, и даже красными. В южном полушарии вид Южного креста и оконечных звёзд демонстрирует этот контраст.
В обоих полушариях великое зимнее созвездие, Орион (восходящий в сентябре в 2 часа утра), включает звёзды, варьирующиеся от тёмно-оранжевого Бетельгейзе до ярко-голубых звёзд в поясе.
И хотя эти звёзды на изображениях такие цветастые, это мало что объясняет.
На обеих картинках можно найти продолжительные красноватые регионы. Это явно не холодные красные звёзды. Картинка «астрономическое изображение дня», появившаяся накануне написания этой статьи, показывала в крупном масштабе этот красноватый регион туманности в Орионе с изображения выше.
Эта замечательная туманность имеет два видимых для человеческих глаз цвета, из тех, что можно встретить в пыльных регионах космоса. Синяя туманность слева ярко контрастирует с большим красным свечением справа.
Оказывается, что районы космоса, светящиеся красным, встречаются немного чаще, но и синих районов также хватает. Вопрос, над которым вы наверняка размышляете, это – отчего так? Давайте подробнее рассмотрим находящийся недалеко пояс Ориона.
Знаменитая туманность Конская Голова — пыльный и тёмный силуэт, окружённый светящимся красным регионом. Хотите — верьте, хотите — нет,– светиться красным эту туманность заставляют юные, горячие, очень голубые звёзды! Секрет кроется в самом распространённом элементе Вселенной: водороде. Только самые горячие голубые звёзды испускают высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение, способное ионизировать нейтральные атомы водорода, находящиеся в межзвёздном пространстве.
Ионизация атома происходит через выбивание его электрона, и чем горячее ваша ближайшая звезда, тем больше водорода она сможет ионизировать! Ионизированный водород не излучает свет – наоборот, он его поглощает. Но после такой ионизации мы получаем участок космоса, где полно ионизированных атомов и свободных электронов. Когда они встречаются друг с другом, то воссоединяются. И именно в такие моменты они излучают свет!
Большая часть излучения находится в ультрафиолете, но та часть, что видна нам, относится ко вполне конкретной длине волны: 656 нм, которую мы воспринимаем, как ярко-красный цвет!
Так что, если вы видите рассеянное красноватое свечение в дальнем космосе, оно показывает наличие газа водорода, окружающего горячие молодые звёзды. Поэтому туманность Орла выглядит для нас красной, и огромные регионы спиральных галактик кажутся красными: это водород, находящийся в районах формирования новых горячих звёзд!
Если бы горячую звезду (или звёзды) окружал не водород, а множество элементов потяжелее, набор цветов был бы совсем другим. Встречая такой редкий случай в горячем регионе, мы наслаждаемся потрясающим световым шоу.
Поэтому, если посмотреть на остатки сверхновой (как туманность Вуаль, выше) или планетарную туманность (как Кольцевая туманность, ниже) – где недавно исчезнувшие звёзды раскидали после себя углерод, кислород, кремний, неон и другие тяжёлые элементы – можно увидеть потрясающее шоу цветов, вызванное дождём электронов, падающих на эти ионизированные атомы.
Но один из цветов мы пока не объяснили – это пыльные туманности, светящиеся голубым. Возможно, самая известная из них – это Плеяды.
Хотя Плеяды – регион, наполненный молодыми голубыми звёздами, но, тем не менее, недостаточно горячими для того, чтобы ионизировать атомы, находящиеся в межзвёздном пространстве! Вместо этого пыль только отражает свет, идущий от этих звёзд, и поэтому эти голубые регионы известны, как отражательные туманности.
Даже если звезда и не голубая, её отражательная туманность обычно голубого цвета (с некоторыми исключениями), по той же причине, почему небо голубое: космическая пыль, как и атмосфера Земли, лучше рассеивает голубой цвет, чем красный!
И когда свет сталкивается с нейтральным, не ионизированным, газом, то красный свет просто проходит насквозь, с отражением лишь небольшой его части, а голубой рассеивается во всех направлениях, в том числе и в нашем!
Поэтому, смотря на огромный комплекс молекулярных облаков в созвездии Ориона – в сотни световых лет в поперечнике – можно увидеть, что он наполнен как испускающими, так и отражательными туманностями, а ещё и тёмными полосками поглощающей пыли!
Вот так горячие звёзды, водород, более тяжёлые элементы и рассеивающая свет пыль, вместе со светом, исходящим от всех окружающих звёзд, работают вместе над освещением глубин космоса всем спектром видимого света!
Если вы начали представлять, что можно было бы увидеть, если бы вместо крохотной части видимого спектра мы могли бы видеть всё, от гамма-лучей до радиоволн, поздравляю! Вы только что поняли, зачем нам нужны телескопы, чувствительные к такому разнообразию длин волн, и почему мы используем композиции ложных цветов со всей этой информацией.
Большое разнообразие информации, видимой нашими глазами, покрывает лишь 1/60 долю всех длин волн электромагнитного спектра на логарифмической шкале! Так что радуйтесь тому, что видите, и причинам, почему оно именно такого света, но не верьте, что существует лишь то, что вы видите. Существует целая Вселенная, и каждый день наука помогает нам видеть её и понимать её ещё чуть больше. Не забывайте, как важно смотреть.
Источник