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
Видны ли звезды в открытом космосе?
Часто астрономы говорят, что малое количество звезд, которое человек может увидеть ночью на Земле, связано с действием атмосферы, особенно если она сильно загрязнена. Поэтому телескопы стремятся строить высоко в горах. По логике, ещё лучше звезды можно рассмотреть непосредственно из космоса, где атмосфера не будет нам мешать. Но удивительный факт – ни на одной фотографии, сделанной во время полета американцев на Луну, вы не найдете на лунном горизонте ни одной звезды! Также звезд нет на других фотографиях, сделанных с МКС. Почему же их не видно?
Скажем сразу, что на самом деле космонавты прекрасно видят звезды. Проблема в том, что они не просто попадают на фотографии. Это явление связано с принципом работы фотокамеры. Дело в том, что у фотоаппаратов есть светочувствительный элемент – либо пленка, либо матрица (у цифровых фотоаппаратов). Свет, попадая на пленку, оставляет на ней след. Чем больше света упадет на светочувствительный элемент, тем ярче будет снимок. Если же его будет слишком много, то снимок получится засвеченным.
Фото Международной космической станции: NASA / Paolo Nespoli
Количество света регулируется двумя параметрами. Первый – это апертура, то есть размер отверстия, через которое свет проходит внутрь фотоаппарата. Второй параметр называется выдержкой. Выдержка – это время, на которое открывается затвор и в течение которого свет падает на светочувствительный элемент. Чем больше выдержка, тем больше света упадет пленку или матрицу, и тем ярче будет снимок. Те участки пленки, на которую упало больше света, оказываются более яркими.
Однако есть некоторый предел – «самый белый» и «самый черный» свет, который может оказаться на снимке. Абсолютно черной будет точка, на которую упадет количество света, меньшее некоторого нижнего предела чувствительности камеры. Абсолютно белой окажется точка, если количество упавшего на нее света превысит верхний предел чувствительности камеры. Соотношение между верхним и нижним пределом называют динамическим диапазоном. Величина диапазона – относительно постоянная величина для современных камер.
Проблема с фотографированием звезд связана с тем, что от них исходит очень мало света, а ограничения динамического диапазона не позволяют фотографировать очень тусклые объекты (звезды) и очень яркие (Луну, Землю и т.д.) одновременно. При чем здесь диапазон? Объясняем. Предположим, вы решили сфотографировать Луну и звезды. Но от звезд идет так мало света, что они не видны на кадре – вместо них стоят абсолютно черные пиксели.
Поступим очень просто – увеличим выдержку и апертуру, чтобы от звезд пришло больше света. Но в этом случае и от Луны придет больше света! И его будет так много, что вместо обычной Луны мы увидим почти Солнце!
Это произошло из-за того, что участки пленки, на который падает лунный свет, получают столь много света, что становятся «абсолютно белыми».
Таким образом, чтобы сфотографировать звезды, нужно так сильно увеличить апертуру и выдержку, что другие тела станут ослепительно яркими белыми пятнами. Поэтому, если необходимо получить нормальное фото планеты или Луны, то камеру придется настроить так, чтобы звезды не были видны.
Приведем фотографию звезд из космоса, на которую случайно попала наша планета. Посмотрите, насколько яркой выглядит она:
Как же человеческий глаз видит и Луну, и звезды одновременно. Всё очень просто – у глаза значительно выше динамический диапазон, поэтому он может одновременно видеть яркие и тусклые объекты.
Список использованных источников
Источник
Почему в космосе темно, если постоянно светит Солнце и мерцают мириады звёзд
Москва, 16.06.2021, 22:32:07, редакция FTimes.ru, автор Дмитрий Новах.
С Земли практически каждый человек может увидеть Солнце, которое днем освещает все объекты, находящиеся на нашей планете. Но если подняться вверх на несколько тысяч километров, то можно наблюдать все больше сгущающуюся темноту. У обычного человека возникает вполне закономерный вопрос: «если Солнце светит все время, то почему в космосе темно»?
Казалось бы, вопрос довольно странный, но на самом деле он несколько сложнее, чем можно предположить.
Что люди знают о Вселенной
Самая точная информация, известная человеку о нашей Вселенной – это то, что она очень-очень большая, просто огромная. Принято считать, что Вселенная возникла около 13,7 миллиарда лет назад. Произошло это во время Большого взрыва, при этом никто не может сказать, почему он произошел. Он до сих пор остается одной из самых главных загадок науки.
На протяжении огромного количества лет Вселенная расширялась во все стороны. В определенный момент, она начала обретать форму. Вихри энергии породили крошечные частицы. Прошли тысячи лет, и они превратились в атомы. Примерно в то же время возник свет, который начал свободно перемещаться в пространстве.
Прошли сотни миллионов лет, перед тем, как атомы смогли объединиться в громадные облака, из которых взяло свое начало первое поколение звёзд. Когда эти звёзды разделились на группы, образовав галактики, с тех пор Вселенная стала похожа на ту, которую мы видим теперь, глядя на ночное небо.
Почему в космосе всегда темно
Ученые-физики нашли ответ на вопрос о темноте в космосе уже очень давно. Он заключается в том, что Земля окружена довольно плотной атмосферой, состоящей из молекул кислорода, водорода и других газов. Они способны отражать солнечный свет, работая как миллиарды миниатюрных зеркал. Именно большое количество кислорода создает эффект голубого неба над головой.
В космическом пространстве кислород практически отсутствует, по крайней мере его плотности недостаточно, чтобы свет от самого близкого источника, смог отразиться от него. Как бы сильно ни светило Солнце, оно всегда будет окружено вечной темнотой. Но это относится только к видимому человеческим глазом диапазону.
Если рассматривать космос более подробно, учитывая все диапазоны электромагнитных излучений, то окажется, что на самом деле он излучает радиоволны в огромном количестве. Если бы глаза человека могли воспринимать их, то наша цивилизация обитала бы в гораздо более яркой Вселенной.
Глядя на ночное небо, человек смотрит в прошлое
Посмотрев в ночное небо, можно увидеть привычные нам звезды. Но на самом деле, в этот момент мы как-бы заглядываем в прошлое.
Это можно объяснить тем, что на самом деле человек видит свет, много лет назад отраженный от очень далеких объектов. Все звезды, видимые с Земли, в реальности расположены на расстоянии миллионов световых лет от нас. Соответственно, чем дальше находится звезда – тем дольше свет от нее летит к нашей планете.
Так, видимая с Земли, галактика Андромеды находится от нашей планеты на расстоянии в 2,3 миллиона световых лет. А это значит, что ровно столько свет, отраженный от нее, идет к нам. Соответственно, мы видим проекцию галактики так, как она выглядела 2,3 миллиона лет назад. Даже всем привычное Солнце мы наблюдаем с задержкой в восемь минут.
Источник