Почему ночью темно?
Что за вопрос — удивитесь Вы. — Потому что Солнце заходит за горизонт и не освещает нашу половину Земли. И Вы будете правы. Отчасти.
Вместо Солнца ночью нам светят звезды и Луна. В городе, где очень сильная засветка, этого не заметно. Но если вы уедете далеко от больших городов, куда-нибудь в горы, то поймете, что Луна светит так ярко, что можно даже читать (но лучше не нужно — быстро устанут глаза). В безлунную же ночь намного темнее, не видно даже, куда наступаешь. В безлунную ночь очень темно.
Вас это, скорее всего, не удивляет — вы привыкли к мысли о том, что ночное небо темное. Но астрономы однажды задались вопросом: а почему оно темное? Очень простые расчеты показывают, что «темное» ночное небо должно светить очень и очень ярко. Очевидно, это приводит к парадоксу: ночью мы не видим ярко светящегося неба. Парадокс получил название парадокса Ольберса или фотометрического парадокса и был сформулирован несколько столетий назад.
Приведем здесь несложные рассуждения, приводящие к возникновению парадокса. Прежде всего, надо предположить, что Вселенная бесконечна. Такое предположение кажется вполне естественным, так как сложно представить стену, за которой нет вообще ничего. Второе предположение — о том, что Солнце — самая типичная, заурядная звезда, а бесконечная Вселенная равномерно заполнена звездами, такими же, как наше Солнце.
Мысленно мы можем разделить всю Вселенную на тонкие шаровые слои, в их общем центре будем находиться мы, наблюдатели. В каждом таком слое будет тем больше звезд, чем он дальше от нас; а если точнее, их количество будет расти прямо пропорционально квадрату расстояния до этого слоя. Как известно, количество света, доходящего до нас от звезды, спадает обратно пропорционально квадрату расстояния до нее – свет от звезды равномерно распределяется по сфере. Таким образом, получаем, что каждый из слоев, на которые мы разбили Вселенную, светит одинаково ярко. Сколько же света доходит до нас от всех звезд? Для этого надо сложить свет, приходящий от всех слоев, а их бесконечное количество, ведь мы предположили, что Вселенная бесконечна. В итоге, получаем бесконечность. Бесконечное количество света приходит к нам со всех уголков нашей бесконечной Вселенной, и ночное небо светит бесконечно ярко — ярче Солнца и вообще всего, что можно себе представить. Так где же весь этот свет? Почему мы его не видим?
Модель, которую мы построили, имеет как минимум один очевидный недостаток: мы предположили, что звезды — это точки, но это не так. Любая звезда, даже если она очень далеко от нас, имеет конечный угловой размер, а значит, закрывает собой звезды, которые находятся дальше нее от нас — экранирует их свет. Небо должно быть полностью покрыто звездами и сверкать, как диск типичной звезды — Солнца. Теперь мы получаем ночное небо, сияющее как 100 000 Солнц. Безусловно, это лучше бесконечно яркого неба, но не решает парадокса.
Что еще не было учтено в нашей модели Вселенной? Может быть, Вселенная не бесконечна в пространстве? или во времени? Может быть, она сжимается или расширяется? Или звезды во Вселенной, на самом деле, распределены не равномерно?
За время существования парадокса было предложено множество его решений. Жан Филипп де Шизо, швейцарский астроном и физик, а позже и Генрих Вильгельм Ольберс, немецкий врач, астроном и физик, предполагали, что освещенность от звезд спадает быстрее, чем по закону обратных квадратов, а причина этого — существование поглощающей свет межзвездной среды. Но эта идея оказалась неверной. В 1848 году Джон Гершель, англичанин, заметил, что поглощенный свет должен нагреть межзвездную среду, и она станет светить так же ярко, как звезды. Сам же Гершель предложил иерархическую, или фрактальную, структуру распределения звезд во Вселенной. Эта идея, действительно, решает парадокс, но фрактальная структура Вселенной не подтверждается наблюдениями.
Правильное (по современным представлениям) решение фотометрического парадокса впервые было предложено Эдгаром Алланом По, американским писателем, в одной из его поэм. Эдгар По предположил, что некоторые звезды находятся так далеко, что их свет еще не успел до нас дойти, а значит и то, что Вселенная – конечна во времени! Первым же профессиональным ученым, предложившим верное решение парадокса, стал Иоганн Медлер, немецкий астроном. В 1861 году он писал: «Скорость света конечна; конечное время прошло от начала Творения до наших дней и мы, следовательно, можем наблюдать небесные тела только до расстояния, которое свет прошел в течение этого конечного времени». Именно в этой фразе и содержится решение парадокса: до нас дошел еще не весь свет, потому что «конечное время прошло от начала Творения до наших дней» а также потому, что скорость света не бесконечна. Позже британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) проделал математические выкладки, подтверждающие такое решение фотометрического парадокса.
Теперь мы знаем правильный ответ на вопрос «Почему ночью темно?», а сам вопрос оказался не таким уж простым, как можно было подумать вначале.
Использованная Литература:
Решетников В. П. «Почему небо темное. Как устроена Вселенная», издательство «Век-2», 2012 год.
Источник
Почему ночью темно?
Почему ночью темно? Этот, казалось бы, простой детский вопрос несколько столетий подряд интересовал как знаменитых исследователей астрономии, так и обычных людей.
На небе бесконечное количество звёзд и каждая из них намного больше Солнца. Мощное звёздное сияние должно было бы испепелить всё вокруг, но, как ни странно, этого не случается и каждый раз ночью становится опять темно.
Распространённые гипотезы о ночной темноте
Астроном Иоганн Кеплер опровергал бесконечность Вселенной, ошибочно утверждая, что звёзды покрывают небо не полностью. Он считал, что ночью становится темно из-за пустых мест на небосклоне, где абсолютно нет звёзд.
На самом же деле многочисленные звёзды просто распределены по Вселенной неравномерно и по-разному удалены от Земли. Поэтому мы видим на небе далеко не все существующие звёзды, а только ближе расположенные по отношению к нашей планете.
Существовали и другие мнения. Ночью все видели над головой множество ярчайших звёзд, но вопреки этому ночное небо всегда оставалось тёмным. Немецкий астроном Генрих Ольберс назвал данное явление парадоксом и в 1823 году выдвинул теорию о поглощении звёздного светового потока космической пылью. И только около ста лет назад учёные доказали, что межзвёздные туманности представляют собой скопления галактик, а не космическую пыль.
Вселенная бесконечна, а небосвод плотно усеян светилами разной величины. На небе нет пустых и тёмных мест, просто многие звёзды бесконечно далеки и поэтому незаметны, некоторые из них невозможно увидеть даже в очень сильный телескоп.
Научное объяснение ночной темноты
Смена времени суток происходит по нескольким причинам:
— Солнце оказывает сильное влияние из-за близкого расположения к Земле;
— Свет далёких звёзд не может достичь нашей планеты.
Вращение Земли
Сейчас уже никто не оспаривает факт, что Земля имеет форму огромного шара и вращается вокруг своей оси с бешеной скоростью по направлению с запада на восток. Такое вращение называется суточным, повторяется оно с периодом в одни звёздные сутки.
Солнце — самая близкая к нам звезда
Из всех небесных светил Солнце расположено ближе всего к Земле. Солнечные лучи являются естественным источником тепла и света одновременно для нескольких планет. При смене времени суток Солнце освещает и согревает противоположные уголки земного шара.
Из-за постоянного вращения Земли у нас создаётся иллюзия движения Солнца по небосклону. В действительности же Солнце всегда находится на одном месте, а наша планета постепенно поворачивается к нему своими разными сторонами. Каждое полушарие поочерёдно попадает в тень, количество света сокращается и наступает ночь.
Такие далёкие звёзды
Звёзды никуда не исчезают, ночью и днём они находятся прямо у нас над головой. Днём они не видны, потому что попадают в зону действия раскалённого солнечного излучения. В ночное время суток Солнце закрывается тенью от Земли, а звёзды очень далеки, их свет просто не успевает дойти до нас.
Так, даже видимые человеческим глазом небесные светила расположены на расстоянии в миллиарды световых лет. По этой причине ночью становится темно.
Что будет со звёздами через миллиарды лет?
Если в будущем свет невидимых звёзд, наконец, достигнет Земли, то ночью всё равно не станет светлее. К этому времени звёзды нашей Вселенной успеют погаснуть, а на приближение других, более удалённых, потребуется длительное время.
Вселенная не имеет границ — одни звёзды постоянно летят к Земле, другие — гаснут. Поэтому даже через миллиарды лет ничего не изменится, на смену дневному свету будет всегда приходить ночная мгла.
Источник
Почему ночью темно? Описание, фото и видео
Каждые сутки Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. За этот период, который занимает по времени 24 часа, успевают смениться все 4 времени суток. Сначала наступает утро, затем день, вечер и ночь. Ночью темно, температура в это время суток падает, потому как Солнце остается за горизонтом. С наступлением утра Солнце восходит вновь, становится светлее и теплее. Почему это происходит, и по какой причине ночь бывает то длиннее, то короче? Повсеместно ли ночь меняется в своей продолжительности при смене времен года?
Это интересные вопросы, которые требуют ответа. Современная наука может разобрать их детально, дать ответы на все моменты, интересующие человека.
Вращение Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца
Земля никогда не стоит на месте, она постоянно вращается – как вокруг Солнца, так и вокруг своей оси. Полный оборот вокруг своей оси отнимает у планеты приблизительно 23 часа, 56 минут и 3 секунды. Но это не абсолютно точное значение, так как длина суток может варьировать в пределах нескольких секунд – в этом плане Земля может как немного «замедляться», так и «ускоряться». Это едва заметные вариации, однако для удобства принято считать, что сутки – это 24 часа ровно.
При вращении планеты та ее зона, которая освещается ближайшей к нам звездой, постепенно перемещается из одной точки в другую. Так, солнечные лучи падают сначала в районе Японии, затем перемещаются к Владивостоку, и далее освещенная точка движется в западном направлении, пока не вернется на исходные позиции. В тот момент, когда она смещается со своей позиции, к примеру, уходит с территории Японии далее на запад, в этом месте начинается вечер, сумерки, а затем наступает ночь. Темное время суток будет продолжаться до тех пор, пока солнечный свет снова не обрушится на территории, пройдя полный круг по вращающейся планете.
Полярный день и полярная ночь
Но почему же летом день длиннее, а зимой он короткий? Это явление наблюдается практически по всей территории России, так как страна имеет северное расположение. Необходимо отметить, что помимо вращения планеты, роль играет еще один фактор – наклон земной оси. Чем ближе широты к полюсам, тем сильнее ощущается присутствие данного фактора.
Наклон земной оси равен примерно 66 градусам, из-за этого создается эффект низко поднимающегося в зимнее время солнца, укороченного светового дня. Также благодаря этому летом на территории России ночи короткие, и удается наблюдать такое явление, как «белые ночи», когда полная темнота фактически не наступает.
На полярных территориях это явление выражено еще сильнее – на протяжении 3 летних месяцев Солнце не садится вообще. Оно совершает определенный путь по небосклону, едва касаясь горизонта, и поднимаясь затем снова. Зато в зимние месяцы солнце не восходит, и полярные территории погружаются в полную темноту.
Сутки на экваторе
На экваторе же отмечается противоположное явление. Здесь наклон земной оси фактически не играет никакой роли, в любое время года ночь и день равны, составляют по 12 часов. Эти территории освещаются солнечными лучами под углом в 90 градусов, потому освещение здесь интенсивнее, а световой день стабильнее.
Если бы наклона земной оси не существовало, не менялся бы и наклон освещения. В этом случае на любой из территорий Солнце всегда поднималось бы на одну и ту же высоту, обеспечивая равную продолжительность дня и ночи. Однако природа нашей планеты более многообразна в этом отношении. Стоит отметить, что наклон оси у каждой из планет индивидуален. Так, Уран и вовсе «лежит на боку».
Также ученые подчеркивают, что наклон земной оси на протяжении всей эволюции планеты мог неоднократно меняться. Возможно, изменение наклона протекало резко, создавая совершенно новые климатические условия, что и влекло за собой массовые вымирания доисторических живых существ. Однако это заявление по сей день остается только одной из гипотез, хотя доказательства ей имеются весьма веские.
Таким образом, темнота в ночное время обуславливается тем, что Солнце временно остается по другую сторону планеты из-за ее вращения, не имея возможности освещать весь земной шар одновременно. Однако оно все равно продолжает светить, свидетельством чего является свет Луны ночью. Единственный спутник Земли светит только отраженным светом, сам по себе он не может производить свечения. Он может частично покрываться земной тенью, чем обуславливается смена лунных фаз, но в большинстве случаев Луна заметна ночью – как раз благодаря солнечному свету, который она отражает.
Почему ночью темно – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Почему ночью небо становится темным?
Все с детства хотя бы раз задавались вопросом — почему ночью небо становится темным? А ведь этот детский вопрос ставит многих учёных в тупик. Кажется, что ответить достаточно просто, ведь атмосфера является прозрачной для видимого света. В дневное время свет солнца попадает в атмосферу во всех возможных направлениях. Ночью же он не может проникнуть, поэтому мы и видим тёмное небо. Впрочем, это лишь малая часть сложного ответа, почему ночное небо черное. Ведь по сути, цвет — это всего лишь иллюзия, которую создаёт наш мозг.
Есть ли конец у Вселенной
Бесчисленное множество звёзд во Вселенной находятся на невероятно больших промежутках относительно друг дружки. Их разделяют 1 000 000 световых лет. Учёные даже сегодня не могут прийти к единому мнению — есть ли конец у Вселенной? Однако тот отрезок Вселенной, который видим для нас точно должен иметь конец.
Математический парадокс. В той ситуации, когда вселенная была по-настоящему бесконечна и имела примерно равномерную плотность звёзд, мы наблюдали бы буквально сплошное свечение, куда бы не захотели посмотреть. Поэтому, если бы космос был бесконечен, то в скоплениях звёзд не имелось бы ни одного промежутка. Ведь более далёкая от смотрящего звезда заполняла бы своим светом пустое пространство. Этот математический парадокс заметил ещё в самом начале 19-го века учёный Генрих Ольберс.
Генрих Ольберс — это немецкий врач и физик. Именно он провел линию рассуждений и вывел своеобразную формулу постоянной величины (умножить количество звёзд на свет каждой звезды). Так он и решил, что космос не может быть бесконечным. Впрочем, он не был до конца уверен. Ведь даже на сегодняшний день считается, что большое число космических объектов заполнены светоблокирующей пылью.
Парадокс Ольберса
Заключается он в том, что пыльные молекулярные облака с течением времени начинают разрушаться. Это даёт начало новым звёздам, однако звёздный свет не может пройти через пыль, так как поглощается ею. Если бы вселенная была бесконечной, то это правило работало бы буквально на каждой пылинке.
В конечном счёте мы не можем сказать наверняка- есть ли конец у Вселенной. Ведь по сути, сама её природа, расширяться, и заставляет нас видеть по ночам черное небо, а не бесчисленное множество света.
Понравился материал? Ставьте «палец вверх» и подпишитесь на канал — это очень поможет развитию нашего проекта.
С уважением, автор канала CosmioChannel Андреев А.
Источник