Почему в космосе темно? Причины явления
Одна из астрономических загадок, над которыми ученые ведут споры не одно тысячелетие, — почему в космосе всегда темно.
Известный специалист Томас Диггс, чьи годы жизни пришлись на XVI век, утверждал, что Вселенная бессмертна и бесконечна, в ее пространствах существует множество звезд, регулярно появляются новые. Но если верить этой теории, то в любое время суток небо должно быть ослепительно-ярким от их света. А в действительности все совершенно наоборот: днем все освещает одно солнце, а ночью небо темное, с еле заметными невооруженному взгляду точками звезд. Почему так происходит?
Почему солнце не может осветить космос?
Любой человек может увидеть солнце, которое днем освещает весь небосвод и окружающие предметы действительности. Но если бы мы могли просто так подняться на несколько тысяч километров вверх, то заметили все сильнее сгущающуюся темноту и яркие вспышки далеких звезд. И тут встает вполне закономерный вопрос: если Солнце светит, почему в космосе темно?
Опытные физики давно нашли ответ на этот вопрос. Весь секрет в том, что Землю окружает атмосфера, наполненная молекулами кислорода. Они отражают направленный в их сторону солнечный свет, действуя как миллиарды миниатюрных зеркал. Подобный эффект создает впечатление голубого неба над головой.
В космическом пространстве слишком мало кислорода, чтобы отражать свет даже от самого близкого источника, поэтому как бы сильно ни светило Солнце, его будет окружать пугающая черная мгла.
Парадокс Ольберса
Диггс размышлял о небе, покрытом бесконечным количеством звезд. Он был уверен в своей теории, но его сбивало с толку одно: если на небе множество звезд, которые никогда не заканчиваются, то оно должно быть очень ярким в любое время дня и ночи. В любом месте, куда падает человеческий взгляд, должна быть очередная звезда, но все происходит с точностью до наоборот. Этого он не понимал.
После его смерти об этом временно забыли. В XIX веке, при жизни астронома Вильгельма Ольберса, об этой загадке опять вспомнили. Его настолько взволновала эта проблема, что вопрос о том, почему в космосе темно, если светят звезды, назвали парадоксом Ольберса. Он нашел несколько возможных ответов на этот вопрос, но в конце концов остановился на той версии, которая говорила о пыли в космическом пространстве, которая плотным облаком закрывает свет большинства звезд, поэтому они не видны с поверхности Земли.
После смерти астронома ученые узнали, что от поверхности звезд отходят мощные излучения энергии, которые могут нагреть температуру окружающей пыли до такой степени, что она начнет светиться. То есть облака не могут стать помехой для звездного света. Парадокс Ольберса получил вторую жизнь.
Исследователи космических пространств пытались его изучить, предлагая другие варианты ответа на животрепещущий вопрос. Наиболее популярной была версия о зависимости звездного света от расположения его носителя: чем дальше звезда, тем слабее излучение от нее. Этот вариант не получил продолжения, так как звезд бесконечное множество, от них должно быть достаточно света.
Но каждую ночь небо темнеет. Другое поколение астрономов доказало, что Диггс и Ольберс ошибались в своих предположениях. Эдвард Гаррисон, известный исследователь космических явлений, стал создателем книги «Ночная тьма: загадка Вселенной». Он заложил в нее другую теорию, которой придерживаются по сегодняшний день. Если верить ей, то звезд не хватает для постоянного освещения ночного неба. На самом деле их ограниченное количество, они имеют свойство кончаться, как и наша Вселенная.
Бесконечное количество звезд — миф или реальность?
Существует математическая теорема: если взглянуть на вещество с ненулевой плотностью, которое находится в безграничном космическом пространстве, то в любом случае его можно увидеть через определенное расстояние. В том случае, когда космос бесконечен и наполнен звездами, взгляд, направленный в любую сторону, должен видеть очередную звезду.
Из этой же теоремы можно сделать вывод, что свет от звезд будет направлен во все стороны и достигнет земной поверхности независимо от их расположения. То есть безграничная Вселенная, наполненная постоянно сверкающими звездами, имела бы яркое небо в любое время суток.
Роль Большого Взрыва
На первый взгляд кажется, что подобная теория не находит подтверждения в реальной жизни. Человек не может увидеть все галактики с земной поверхности даже с помощью специальных приспособлений. Чтобы подтвердить их существование, ему пришлось выйти в космос, отдалившись от родной планеты на определенное расстояние.
Но ученые имеют свое мнение, которое основывается на Большом Взрыве — именно после него началось формирование планет. Да, за пределами Земли есть множество галактик и отдельных звезд, но их свет еще не достиг нас, так как с момента взрыва с астрономической точки зрения прошло не так много времени. Из этого следует, что процесс развития Вселенной еще не закончен, и космические процессы могут влиять на расстояние между планетами, отдаляя момент, когда их свет будет виден с земной поверхности.
Астрофизики считают, что причина Большого Взрыва в том, что в прошлом у Вселенной была более высокая температура и плотность. После взрыва показатели начали падать, что позволило запустить процесс формирования звезд и галактик, поэтому сегодня их не удивляет тот факт, почему в космосе темно и холодно.
Телескоп как способ увидеть прошлое звезд
Любой наблюдатель, находящийся на земной поверхности, может увидеть звездный свет. Но мало кто знает, что звезда послала нам этот свет в далеком прошлом.
Для примера можно вспомнить Андромеду. Если отправиться к ней с Земли, то путешествие займет 2 300 000 световых лет. Значит, свет, который она излучает, добирается до нашей планеты за этот промежуток времени. То есть мы видим эту галактику такой, какой она была два с лишним миллиона лет назад. И если вдруг в космическом пространстве произойдет катастрофа, которая уничтожит ее, то мы об этом узнаем через такой же промежуток времени. Кстати, свет Солнца доходит до поверхности земли через 8 минут после начала пути.
Современный процесс развития технологий затронул телескопы, позволяя сделать их более мощными, чем первые экземпляры. Благодаря этому свойству люди видят свет от звезд, который начал идти к Земле практически десяток миллиардов лет назад. Если вспомнить возраст Вселенной, составляющий 15 миллиардов лет, то цифра производит неизгладимое впечатление.
Настоящий цвет космоса
Только узкий круг специалистов знает о том, что с помощью электромагнитных приборов можно увидеть совершенно другие оттенки космоса. Все небесные тела и астрономические явления, включая вспышки сверхновых звезд и моменты удара друг о друга облаков, состоящих из газа и пыли, излучают яркие волны, которые могут уловить специальные устройства. Наши глаза не приспособлены для таких действий, поэтому людей удивляет, почему в космосе темно.
Если дать людям возможность видеть электромагнитный фон окружающей среды, то они бы увидели, что даже темное небо очень яркое и богатое на цвета — на самом деле черного пространства нигде нет. Парадокс в том, что в этом случае у человечества не появилось бы желания исследовать космическое пространство, и современные знания о планетах и далеких галактиках так и остались бы неизученными.
Источник
Почему в открытом космосе не так темно, как мы думаем?
Когда мы смотрим в ночное небо, кажется, что темнота окутывает собой все вокруг, особенно, если небо затянуто тучами и не видно звезд. На снимках, сделанных космическими телескопами и щедро предоставленными на обозрение широкой общественности, можно увидеть планеты, галактики и туманности, красующиеся на фоне черного, холодного космоса. Но действительно ли космос черный? Согласно результатам нового исследования, Вселенная может оказаться не такой темной, как думали астрономы. С помощью камер автоматической межпланетной станции New Horizons, которая когда-то посетила Плутон, чтобы измерить темноту межпланетного пространства, исследователи пришли к выводу о том, что мы по-прежнему плохо представляем себе, что такое Вселенная. Полученные в ходе исследования результаты показали, что в шести миллиардах километров от Солнца, вдали от ярких планет и света, рассеянного межпланетной пылью, пустое космическое пространство было примерно в два раза ярче, чем ожидалось.
Межпланетная космическя станция New Horizons исследует космическое пространство.
Насколько темно в космосе?
На протяжении веков темнота ночного неба была источником парадокса, названного в честь немецкого астронома Генриха Вильгельма Ольберса. Предположительно, в бесконечной статичной Вселенной каждая линия зрения заканчивается на звезде, так что не должно ли небо выглядеть таким же ярким, как Солнце? Сегодня астрономы знают, что Вселенной 13,8 миллиардов лет и она расширяется с ускорением. В результате большинство линий зрения заканчиваются не на звездах, а на угасающем сиянии Большого Взрыва, а волны свечения теперь настолько расширены, что невидимы для глаза. Вот что делает небо темным. Но насколько темна тьма?
Исследователи из Национальной оптической астрономической обсерватории в Аризоне изучали свет в глубоком космосе с помощью миссии NASA New Horizons. Космическая межпланетная станция New Horizons была запущена 19 января 2006 года и пролетела мимо Плутона 14 июля 2015 года. 1 января 2019 Новые Горизонты пролетела мимо Аррокота, ранее называвшегося Ультима Туле, одного из бесчисленных космических айсбергов, обитающих в поясе Койпера на окраине Солнечной системы. Сегодня станция успешно продолжает свое космическое путешествие.
Общий вид Солнечной системы и объектов Пояса Койпера. Жtлтой линия показана траектория движения миссии “Новые Горизонты”
Измерения команды астрономов, опубликованные в новом исследовании, основаны на семи снимках с дальнего разведывательного тепловизора New Horizons, сделанные в момент, когда станция находилась примерно в 2,5 миллиардах километрах от Земли. На таком расстоянии космический аппарат оказался далеко за пределами свечения планет или межпланетной пыли, которые потенциально могли повлиять на качество снимков.
«Наличие телескопа на самом краю Солнечной системы позволяет нам задавать вопросы о том, насколько на самом деле темно в космосе», – пишут авторы работы, опубликованной на сервере препринтов Arxiv. «В ходе работы мы использовали изображения далеких объектов пояса Койпера. Вычтите их и любые звезды, и останется чистое небо».
Фотографии миссии NASA «Новые горизонты»
Как пишет The New York Times, камера New Horizons представляет собой «формирователь белого света», принимающий свет в широком спектре, охватывающем видимые и некоторые ультрафиолетовые и инфракрасные волны. Полученные изображения затем были обработаны – на всех снимках был удален весь свет из всех известных астрономам источников, включая любые относительно близкие звезды.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!
Обрабатывая полученные снимки исследователи также удалили свет, исходящий от галактик, которые, как полагают авторы научной работы, существуют, но до сих пор не были обнаружены. В результате были получены изображения глубокого космоса без какого-либо светового загрязнения. Интересно, что, несмотря на удаление всех источников света (как известных, так и неизвестных источников), на полученных изображениях по-прежнему много света. Откуда именно берется оставшийся свет – неизвестно.
Сегодня ученые оценивают количество галактик в наблюдаемой Вселенной в два миллиарда.
Исследователи полагают, что свет может исходить от еще не открытых звезд или галактик. Однако нельзя исключать предположения о том, что свет на полученных изображениях может оказаться чем-то совершенно новым. Несомненно, будут проведены дополнительные исследования, поскольку ученые продолжат поиски источники светового загрязнения, однако на сегодняшний день источник дополнительных фотонов света остается загадкой.
По мнению Дэна Хупера, физика из Национальной ускорительной лаборатории Ферми в Батавии, выдвинул предположение о том, что виновником дополнительного освещения является таинственная темная материя. В электронном письме журналистам The New York Times он сообщил, что он и его коллеги, размышляя над возможным источником света, так и не придумали никакой новой физики, способной объяснить его присутствие на изображениях, «за исключением нескольких действительно непривлекательных вариантов».
Считается, что Вселенная наполнена «темной материей», точное содержание которой неизвестно, но гравитация которой формирует видимый нам космос. Согласно некоторым теориям эта материя может быть облаками экзотических субатомных частиц, которые распадаются радиоактивно или сталкиваются и аннигилируют во вспышках энергии, которые добавляют свет к универсальному сиянию. Еще одним возможной разгадкой может оказаться обыкновенная ошибка. По мнению авторов исследования, возможность того, что астрономы ошиблись и пропустили источник света существует, правда составляет всего 5%. Ну что ж, надеемся что будущие исследования смогут пролить свет на этот темный участок ближнего космоса.
Источник
Почему космос черный? Описание, иллюстрации, фото и видео
Днем мы видим над землей голубое небо, потому что солнечный свет отражается молекулами воздуха, как миллионами маленьких зеркал. А вот на Луне, где нет атмосферы, небо черное и звезды видны, даже когда светит Солнце. То же самое относится к космическому пространству. Это пустота, в которой слишком мало молекул, чтобы вернуть наблюдателю отраженный солнечный свет.
Поэтому, даже если ярко светит раскаленное Солнце, космическое пространство все равно выглядит как устрашающе – черная бездна.
Почему космос черный несмотря на свет звезд
Таинственная чернота космоса — истинная загадка, о которой ученые спорили многие сотни лет. Почему звезды нашей Вселенной все вместе не светят ровным слепящим светом? Почему небо черное именно ночью? Астроном Томас Диггс заинтересовался этим вопросом в 16 веке. Диггс был убежден, что Вселенная не имеет ни конца, ни края и бесконечно простирается во всех направлениях, что Вселенная существует вечно и пребудет вечно и что во Вселенной неисчислимое количество звезд.
Парадокс Ольберса
Если небо переполнено бесконечным числом звезд, размышлял он, то звезды должны быть везде, куда бы мы ни посмотрели. Покрытое удаленными солнцами небо ослепляло бы нас ярким светом. Но этого не происходит. Диггс так и не решил эту головоломку. Немецкий астроном 19 века Вильгельм Ольберс тоже многие годы задавался этим вопросом. И проблема, отчего темным выглядит ночное небо, получила название «парадокс Ольберса».
Ольберс предложил несколько вариантов решения задачи, но потом отказался от них и решил, что причина в рассеянной в воздухе пыли. Он думал, что мы не можем видеть свет удаленных звезд, так как его поглощает пыль? Этот ответ означал, что существует бесконечное число звезд, закрытых пылевой вуалью.
Удаленность звезд
Однако уже после Ольберса было рассчитано, что звезды излучаемой ими энергией способны разогреть любую пыль так, что она сама начнет светиться. Тогда ночное небо, казалось бы, светлым от светящейся пыли. Все вернулось на круги своя — да, парадокс. Ученые разрабатывали другие теоретические объяснения. Например, удаленные звезды светят слабее, чем ближе расположенные, поэтому свет от далеких звезд или очень слаб или просто не виден. Однако это объяснение неудовлетворительно, потому что если звезд бесчисленное множество, то света все – таки должно хватить. Небо все равно должно быть светлым.
Количество звезд
Однако каждый раз ночью небо упрямо темнеет. Значит, теория плоха. Но чем? Диггс, Ольберс и другие допускали, что в бесконечно большой Вселенной находится бесчисленное множество звезд. К сожалению, они ошибались. Астроном Эдвард Гаррисон из Массачусетского университета в Амхерсте написал книгу: «Ночная тьма: загадка Вселенной». Он утверждает, что количество звезд явно недостаточно для того, чтобы небо ночью было светлым. Ночное небо не освещено, потому что звезды так же, как и Вселенная, не продолжаются до бесконечности.
С помощью самых мощных телескопов мы уже в состоянии разглядеть то место, где «кончаются» звезды. Свету необходимо миллионы лет, чтобы добраться до нас от дальних звезд. Отсюда ясно, что когда мы смотрим в небо, мы заглядываем в далекое прошлое. Мощнейшие телескопы позволяют увидеть свет, который начал свой путь к нам около 10 миллиардов лет назад.
Возраст нашей Вселенной около 15 миллиардов лет. Чем мощнее становятся телескопы, тем в более далекое прошлое можем мы заглянуть. Знаменитый американский автор фантастических стихов и рассказов Эдгар Аллан По заинтересовался чернотой ночного неба. В 1848 году он опубликовал философскую поэму в прозе «Эврика». Он писал, что в черноте космоса мы видим ничто, которое существует, прежде чем стать звездой. Гаррисон считает, что в основе рассуждения По, лежит верная идея. Сквозь черные провалы между звездами мы всматриваемся в начало Вселенной.
Почему космос черный – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник