Ноябрь 2017
 
Email

Почему ночью темно?

 
Опубликовано 09.09.2010
 
 

В каждый момент Солнце освещает ту сторону Земли, которая к нему обращена. За сутки Земля делает полный оборот вокруг своей оси, поэтому днем нам кажется, что Солнце продвигается по небосводу, вечером же оно скрывается за горизонтом и наступает ночь. Но почему вместе с ночью приходит темнота, все же не совсем ясно. Ведь звезды остаются на небе и ночью. Каждая из них – огромный раскаленный шар, похожий на наше Солнце. Правда, звезды гораздо дальше от нас, чем Солнце, и потому многие из них кажутся нам совсем маленькими, почти незаметными. Но если бесконечная вселенная равномерно заполнена звездами, то наш взгляд – куда бы мы его ни направили, обязательно должен упереться в звезду. «Пустых» и темных мест на небе не должно быть. Конечно, энергия света, приходящего со звезды, уменьшается с расстоянием. Но ведь и площадь, занимаемая каждой звездой на небе, сокращается в той же пропорции. Значит, яркость этого маленького пятнышка – звезды − остается одинаковой независимо от расстояния до него.

 
 
Вид Земли со спутника

Первым на эту проблему обратил внимание Иоганн Кеплер. Для него ночная тьма была доказательством того, что вселенная имеет конечные размеры. Будь она бесконечна, говорил он, все небо оказалось бы сплошь покрыто светящейся массой звезд, столь же ярких, как Солнце. В наше время это затруднение получило название «парадокс Ольберса» − по имени немецкого астронома Генриха Ольберса, который в 1823 году возобновил дискуссию по этому поводу. Ольберс предположил, что свет звезд поглощается космической пылью. И это, по его мнению, спасало идею бесконечности вселенной. Но Ольберс ошибался. По всем расчетам, звездный свет должен был бы нагревать космическую пыль до такой степени, что она стала бы светиться не слабее звезды.

 
 
Иллюстрация парадокса Ольберса: куда бы ни направил свой взгляд наблюдатель, находящийся на Земле, он обязательно должен увидеть одну из равномерно заполняющих вселенную звезд

Возражение Кеплера против представления о бесконечной вселенной, равномерно заполненной звездами, выглядело столь убедительно, что астрономы вплоть до начала ХХ века были уверены, что Млечный путь – это нечто вроде звездного острова, со всех сторон окруженного пустотой. И лишь в 1920-х годах было обнаружено, что слабые туманности, наблюдаемые среди звезд Млечного пути, – это вовсе не скопления газа или пыли, а отдаленные галактики, состоящие из миллиардов звезд, − таких же, как Млечный путь. Итак, по ту сторону Млечного пути никакой пустоты нет, вселенная не кончается, а значит, загадка ночной темноты оставалась неразрешенной.

Теперь мы знаем, что вселенная – вопреки тому, что предполагал Кеплер, − заполнена звездами неравномерно. Звезды концентрируются в галактиках, а те, в свою очередь, образуют галактические скопления. И все же, если усреднить плотность звезд по всем расстояниям, кеплеровский принцип остается в силе: любой луч зрения, куда бы его ни направить, обязательно закончится на поверхности какой-либо звезды.

 
 
Вид вселенной, заполненной галактиками различной формы. Фотография, сделанная космическим телескопом «Хаббл»

Но тут надо принять во внимание еще одно, решающее обстоятельство. Звезды удалены от Земли на колоссальное расстояние. Если усреднить это расстояние, получится примерно 1023 световых лет, т.е. сто тысяч миллиардов миллиардов световых лет. Это означает, что свету от этих звезд, чтобы добраться до Земли, требуется 1023 лет. Но вселенная, по современным представлениям, существует гораздо меньше – всего 14 миллиардов лет. Следовательно, мы видим только те звезды, которые удалены от нас не более чем на 14 миллиардов световых лет, их свет успел до нас дойти, пока вселенная существует. Свет остальных, пока невидимых звезд, все еще «в пути». Получается, что часть вселенной, доступная нашему наблюдению, в 10 биллионов раз меньше, чем необходимо, чтобы полностью осветить наш ночной небосвод.

Так что же, можете вы спросить, в далеком будущем, когда свет пока еще невидимых звезд дойдет до нас, ночное небо будет освещено, как днем? Увы, нет. К тому времени ядерное «горючее» вселенной уже иссякнет и все звезды давно погаснут. Для полного освещения пространства в космосе недостаточно материи.


При подготовке этого материала был использован сайт http://www.weltderphysik.de/de/6292.php

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
© "YOS" 2010-2011
ИНТМЕДИА