несколько главных причин такого явления
Несмотря на научный прогресс и свободный доступ ко множеству источников информации, редкий человек может правильно ответить на вопрос, почему небо голубое.
Почему днем небо синего или голубого цвета?
Белый свет — а именно его излучает Солнце — состоят из семи частей цветового спектра: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Известная еще со школы считалочка — «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» — как раз и определяет цвета этого спектра по начальным буквам каждого из слов. Каждому цвету соответствует своя длина световой волны: самая большая у красного и самая короткая у фиолетового цвета.
Привычное для нас небо (атмосфера) состоит из твердых микрочастиц, мельчайших капель воды и молекул газа. На протяжении долгого времени существовало несколько ошибочных предположений, пытающихся объяснить, почему небо голубое:
- атмосфера, состоящая из мельчайших частиц воды и молекул различных газов, хорошо пропускает лучи синего спектра и не дает коснуться Земли лучам красного спектра;
- мелкие твердые частицы — к примеру, пыль — взвешенные в воздухе, рассеивают синие и фиолетовые волны меньше всего, и из-за этого им удаётся достигать поверхности Земли в отличие от других цветов спектра.
Эти гипотезы поддерживали многие известные ученые, однако исследования английского физика Джона Рэлея показали, что не твердые частицы являются основной причиной рассеивания света. Именно молекулы газов, находящихся в атмосфере, разделяют свет на цветовые составляющие. Белый солнечный луч, столкнувшись в небе с газовой частицей, разлетается (рассеивается) в разные стороны.
При столкновении с молекулой газа, каждый из семи цветовых компонентов белого света рассеивается. При этом свет с более длинными волнами (красная составляющая спектра, в которую также входит оранжевый и желтый) рассеивается хуже, чем свет с короткими волнами (синяя составляющая спектра). Из-за этого после рассеивания, в воздухе остается в восемь раз больше цветов синего спектра, чем красного.
Хотя и самая короткая длина волны у фиолетового цвета, небо всё равно кажется голубым из-за смешения фиолетовых и зелёных волн. Кроме этого, нашими глазами лучше воспринимается голубой цвет, чем фиолетовый, при одинаковой яркости обоих.
Почему тогда закат красный?
Однако, небо голубое не всегда. Закономерно возникает вопрос: если мы видим в течение всего дня синее небо, почему закат красный? Выше мы выяснили, что красный цвет меньше всего рассеивается молекулами газа. Во время заката Солнце приближается к горизонту и солнечный луч направлен к поверхности Земли не вертикально, как днем, а под углом.
Поэтому путь, который он проходит через атмосферу, намного больше того, что он проходит днем, когда Солнце стоит высоко. Из-за этого сине-голубой спектр поглощается в толстом слое атмосферы, не доходя до Земли. А более длинные световые волны красно-жёлтого спектра доходят до поверхности Земли, окрашивая небо и облака в характерные для заката красный и жёлтый цвета.
Почему облака белые?
Затронем и тему облаков. Почему на голубом небе белые облака? Для начала вспомним, как они образуются.
Влажный воздух, содержащий невидимый пар, нагреваясь у поверхности земли, поднимается и расширяется в силу того, что вверху давление воздуха меньше. Расширяясь, воздух охлаждается. При достижении определенной температуры водяной пар конденсируется вокруг атмосферной пыли и других взвешенных твердых частиц, и в результате образуются крохотные капли воды, слияние которых формирует облако.
Несмотря на свой сравнительно малый размер, частицы воды намного больше молекул газа. И если, встречая молекулы воздуха, солнечные лучи рассеиваются, то при встрече с каплями воды свет отражается от них. При этом изначально белый солнечный луч своего цвета не меняет и одновременно «окрашивает» в белый цвет молекулы облаков.
Трудно дать ответ на вопрос, почему небо голубое, а закат красный.
Почему так происходит?
Ученые несколько столетий не могли объяснить голубой цвет неба.
Из школьного курса физики все знают, что белый свет с помощью призмы можно разложить на составляющие его цвета.
Для их запоминания существует даже простая фраза:
Начальные буквы слов этой фразы позволяют запомнить порядок цветов в спектре: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Ученые предположили, что голубой цвет неба вызван тем, что голубая составляющая солнечного спектра лучше всего достигает поверхности Земли, тогда как другие цвета поглощаются озоном или рассеянной в атмосфере пылью. Объяснения были достаточно интересные, но они не подтвердились опытами и расчетами.
Попытки объяснить голубой цвет неба не прекращались, и в 1899 году лорд Рэлей выдвинул теорию, наконец-то давшую ответ на этот вопрос.
Выяснилось, что голубой цвет неба вызван свойствами молекул воздуха. Какое-то количество идущих от Солнца лучей без помех достигает поверхности Земли, но основная их часть поглощается молекулами воздуха. Поглощая фотоны, молекулы воздуха заряжаются (возбуждаются) и уже сами испускают фотоны. Но эти фотоны имеют другую длину волны, при этом среди них преобладают фотоны, дающие голубой цвет.
Именно поэтому небо выглядит голубым: чем более солнечный стоит день и чем меньше облачности, тем более насыщенным становится этот голубой цвет неба.
Но если небо голубое, то почему во время заката оно окрашивается в багровые тона? Причина этого очень проста. Красная составная часть солнечного спектра гораздо хуже поглощается молекулами воздуха, чем остальные цвета. Днем солнечные лучи входят в атмосферу Земли под углом, напрямую зависящим от широты, на которой находится наблюдатель. На экваторе этот угол будет близок к прямому, ближе к полюсам он будет уменьшаться. По мере движения Солнца, слой воздуха, который надо пройти световым лучам, до того как достигнуть глаза наблюдателя, увеличивается — ведь Солнце уже не над головой, а клонится к горизонту. Толстый слой воздуха поглощает основную часть лучей солнечного спектра, но красные лучи достигают наблюдателя почти без потерь. Именно поэтому закат выглядит красным.
Иногда ночью мы имеем возможность наблюдать такое явление, при котором небо кажется недостаточно темным.
Почему зимой ночью светло
В зимний период года мы привыкли не только к тому, что темнеть начинает значительно раньше, чем летом, но и к тому, что погода обычно такая, что даже в дневное время суток световой день кажется менее светлым. Несмотря на это, иногда мы имеем возможность наблюдать достаточно светлые ночи, поэтому и нужно рассмотреть вопрос о том, почему небо ночью бывает светлое зимой.
Причин более светлого неба ночью может быть две:
- Если вы заметили, что ночь не такая темная как всегда, а на улице при этом наблюдаются осадки в виде снега, можете быть уверены, что именно снег и является причиной такого светлого неба. Снежинки отражают свет фонарей, а также лунный свет, за счет чего возникает иллюзия более освещенного ночного неба;
- Если же небо достаточно светлое, а осадков не наблюдается, тогда причиной подобному явлению можно считать сильную и низкую облачность. Обратите внимание на тучи и облака – они находятся ниже обычного. По этой причине, в качестве отражателей света с земли выступают именно облака, что и приводит к возникновению иллюзии светлого неба.
По этой причине, в качестве отражателей света с земли выступают именно облака, что и приводит к возникновению иллюзии светлого неба.Почему ночью светло как днем
Если же, задаваясь вопросом о ночном освещении поверхности Земли, вы интересовались непосредственно информацией о так называемых «Белых ночах», которые наблюдаются, например, на территории Санкт-Петербурга, то в данной ситуации ответ будет совершенно другим.
Для начала стоит отметить, что наблюдаются подобные белые ночи не только на территории Санкт-Петербурга, но и во многих других участках нашей планеты. Например, вполне возможно, что кто-то будет интересоваться вопросом о том, почему в Гренландии ночью светло, поскольку там также присутствует подобное явление.
Виной возникновению подобного явления принято считать события планетарного масштаба. Дело в том, что в определенный момент времени, благодаря тому, что Земля вращается вокруг Солнца по определенной траектории, а также совершает обороты и вокруг собственной оси, наша планета находится на такой траектории, что даже в ночное время Солнце на территории, например, Санкт-Петербурга или Гренландии садится не намного ниже линии горизонта.
Соответственно, даже в ночное время солнечный свет рассеивается над поверхностью Земли и на упомянутых выше территориях наблюдаются своеобразные сумерки вместо привычной ночи.
Почитайте вот это:
6 ноября 2011 г. Закат над Лос-Анджелесом был почти кроваво-красным и Солнце было огромным. Ярко оранжево-красным было и небо, окружающее Солнце. Это было потрясающее зрелище. Люди останавливались на дороге, чтобы его понаблюдать. Я полагаю, это Планета X, подходящая все ближе? И покраснение произошло из-за хвоста, а увеличение Солнца также из-за красного цвета пыли? [и от другого] 5 ноября 2011 г. Эта фотография была сделана незадолго до восхода солнца вблизи Кокомо, штат Индиана. С конца лета прошлого года я часто видел такие розовые облака, как эти, и все более кроваво-красное предрассветное небо в ясные дни. 3 ноября 2011 г. Эта фотография в пасмурный день была снята примерно через час после восхода солнца, обратите внимание, что солнце выглядывает сквозь облака, и что облака вблизи горизонта розовые.
Около двух с половиной часов после восхода солнца вблизи горизонта еще можно было видеть чуть розовые облака, как на этой фотографии, хотя в тот момент я не сделал еще ни одного снимка. Обычно розовый цвет исчезает вскоре после рассвета. Сегодня днем было пасмурно и я заметил, что облака становятся розовыми за пару часов до захода солнца. Если хвост Планеты X начал достигать Земли, не будут ли облака становиться в дневное время более розовыми или небо — более красным, когда оно немного затуманено и пасмурно?
Человечество привыкло к тому, что восходящее и заходящее Солнце больше, чем полуденное, и Солнце на восходе и закате, а также окружающие облака имеют оранжевый цвет. Мы объясняли, что это связано с более легким отклонением света в красной области спектра, поэтому лучи красного света изгибаются прежде всего над горизонтом из-за земной гравитации, тогда как свет других участков спектра так не изгибается. Свет этой части спектра, который исходит от Солнца во всех направлениях, изгибается земной гравитацией, так что свет, обычно проходящий с обеих сторон наблюдателя на Земле, отклоняется к ее центру.
Поэтому он приходит к глазу или в камеру наблюдателя как с боков, так и непосредственно по прямой линии от Солнца, рисуя более широкую картину.
Как это будет меняться по мере увеличения в атмосфере количества красной пыли из хвоста Планеты X? Очевидно, что любой свет, проникающий через атмосферу, будет все больше смещаться в красную область светового спектра. Пыль выглядит красной, потому что она в основном отражает лучи света красной области спектра, поглощая лучи света других участков спектра. Так каким будет эффект, учитывая, что солнечный свет, который достигает Земли, будет все больше принадлежать красной области светового спектра? Конечно, красные полярные сияния в Северной Америке наблюдались в последнее время отчасти из-за гравитационного танца между Землей и Планетой X. Будут ли возникатьдругие искажения?
Как отметил внимательный наблюдатель, на закате Солнце кажется больше, чем обычно. Если свет красного спектра после покидания Солнца отклоняется к Земле, что будет делать с этими лучами света, идущими Солнца к Земле, увеличившееся в земной атмосфере количество красной пыли? Можно ожидать их дополнительное отклонение к гравитационному центру Земли, с еще большим кажущимся размером Солнца на восходе и закате.
Могут быть искажены размеры всех планетарных объектов. Луна может казаться больше и, таким образом, ближе, порой тревожа наблюдателей. У властей не будет для этого никакого объяснения, и они, как обычно, замолкнут, ничего не предложив. НАСА и эксперты будут еще больше оконфужены, а более встревоженные люди начнут рыскать по интернету в поисках ответов, поскольку красная пыль упоминается в пророчествах о Конце Света, и ее появление нельзя будет скрыть.
Астрономы наконец-то объяснили, почему ночью небо черное
Комсомольская правда
НаукаНаука: Клуб любознательных
Владимир ЛАГОВСКИЙ
13 октября 2020 20:45
Разгадать загадку, которая не давала покоя более 200 лет, помогли исследования, проведенный с помощью космического телескопа Хаббл.
Ночью должно быть гораздо светлее.
Немецкий астроном Генрих Вильгельм Ольберс ( Heinrich Wilhelm Olbers) в начале 19-го века недоумевал: почему ночью небо черное? Почему его не озаряют бесчисленные звезды? В этом недоразумении — суть парадокса, названного именем астронома, — парадокс Ольберса (Olbers’ paradox).
По логике астронома, да и вообще, по здравому разумению, ночному небу следовало бы выглядеть эдаким сверкающим куполом, сплошь усыпанным фонарями звезд, от которых должно быть светло, как днем. Но почему-то не светло ночами. Парадокс.
И вот недавно британские ученые из Ноттингемского университета (University of Nottingham, U.K), ведомые Кристофером Конселисом (Christopher Conselice), подвели итоги исследований, длившихся более 15 лет, и нашли разгадку — не менее парадоксальную, чем сам парадокс Ольберса. Они выяснили, что в обозримой Вселенной , как минимум, в 10 раз больше галактик, чем принято было считать.
В начале 90-х годов прошлого века в астрономической среде устоялось мнение, что нас окружают 200 миллиардов галактик. Эта оценка была сделана на основе данных, собранных в то время космическим телескопом «Хаббл» (Hubble).
Галактики обозримой Вселенной, которые удалось разглядеть с помощью телескопа Хаббл.
Конселис с коллегами обратились к более свежим и более «глубоким» наблюдениям, составили компьютерные модели, синтезировали 3-Д изображения.
И обнаружили «галактическую недостачу». А именно то, что плотность галактик на самом деле выше, чем кажется — то есть, в единице объема их в 10 раз больше.
«Страшно подумать, но нам предстоит обнаружить еще более 90 процентов галактик. И кто знает, какими интересными свойствами они будут обладать. Современная техника не позволяет наблюдать за этими галактиками. Но мы сможем исследовать их с помощью телескопов нового поколения», — приводит слова ученого сайт НАСА.
Конселис уверяет: в обозримой Вселенной более 2 триллионов галактик. А в молодой Вселенной их было еще больше. Но многие слились. Процесс этот, кстати, продолжается. И когда-нибудь наша галактика Млечный путь сольется с соседней — Туманностью Андромеды. Они неуклонно сближаются.
Но вернемся к парадоксу. Раз галактик больше, то и небо ночами должно бы светиться еще ярче, чем представлял себе Ольберс? Отнюдь, объясняет Конселис. Да, галактик столько, что каждая точка на небе содержит какую-нибудь из них. Но большинство расположены так далеко, что свет от их просто теряется по пути.
В том числе и от красного смещения, и в облаках космической пыли. В результате вместо «фонаря» на небе появляется темное пятно.
Небо, наблюдаемое в телескоп, уже не кажется совсем темным: становятся видны объекты, котрые были не видны невооруженным глазом.
Открытие Конселиса не только пугает, но и в который раз заставляет задуматься — одиноки ли мы во Вселенной. Ну, не может такого быть, что бы где-то в необозримых космических глубинах — хотя бы в тех еще необнаруженных 90 процентах галактик, не завелся кто-то еще разумный.
Прикинем. Галактик — 2 триллиона. В каждой — от 100 миллиардов до триллиона звезд. У каждой звезды, как теперь считают астрономы, по 3-4 планеты, как минимум. Астрономическое число планет — с 24 нулями. И нет еще одной обитаемой? Поверить трудно.
Спиральная галактика, которая на небе может выглядеть тусклой звездочкой: в ней триллионы звезд.
И шаровое скопление может казаться едва заметным пятныщком, а в нем тоже триллионы звзед.
Грустно другое.
Если Эйнштейн прав и быстрее света передвигаться невозможно, то пообщаться с братьями по разуму не получится. Никогда не получится. Не долетим друг до друга. Хотя узнать о существовании соседей наверное сможем.
Подробнее о шансах найти внеземную жизнь читайте
Вероятность существования братьев по разуму 18 процентов.
Возрастная категория сайта 18+
Сетевое издание (сайт) зарегистрировано Роскомнадзором, свидетельство Эл № ФС77-80505 от 15 марта 2021 г.
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР — НОСОВА ОЛЕСЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА.
ШЕФ-РЕДАКТОР САЙТА — КАНСКИЙ ВИКТОР ФЕДОРОВИЧ.
АВТОР СОВРЕМЕННОЙ ВЕРСИИ ИЗДАНИЯ — СУНГОРКИН ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ.
Сообщения и комментарии читателей сайта размещаются без предварительного редактирования. Редакция оставляет за собой право удалить их с сайта или отредактировать, если указанные сообщения и комментарии являются злоупотреблением свободой массовой информации или нарушением иных требований закона.
АО «ИД «Комсомольская правда».
ИНН: 7714037217 ОГРН: 1027739295781
127015, Москва, Новодмитровская д. 2Б, Тел. +7 (495) 777-02-82.
Исключительные права на материалы, размещённые на интернет-сайте www.kp.ru, в соответствии с законодательством Российской Федерации об охране результатов интеллектуальной деятельности принадлежат АО «Издательский дом «Комсомольская правда», и не подлежат использованию другими лицами в какой бы то ни было форме без письменного разрешения правообладателя.
Приобретение авторских прав и связь с редакцией: [email protected]
земля — Почему в 3 часа ночи должно быть очень светло?
Задавать вопрос
спросил
Изменено 1 год, 2 месяца назад
Просмотрено 14 тысяч раз
$\begingroup$
Вчера вечером мой брат заметил кое-что очень странное: было удивительно светло, когда он вышел на улицу покурить, хотя это было между 3:00 и 3:30 по восточному поясному времени, а мы находимся недалеко от Торонто, Онтарио, Канада, а не на Крайнем Севере.
В это время он большую часть ночи проводит на улице, и ему не привыкать вставать очень-очень рано в любое время года. Он всегда жил здесь и ему 63 года, не неопытный ребенок. Он сказал, что количество света в небе эквивалентно количеству света, которое вы видите в полдень в пасмурный день. Он никогда не видел ничего подобного.
Поскольку я всю жизнь люблю научную фантастику, он спросил меня, не знаю ли я, почему это могло произойти; он думал, что может быть какое-то природное явление, которое могло бы объяснить это. Я спросил, употреблял ли он какие-то интоксиканты, но он заверил меня, что был совершенно трезв.
Я затрудняюсь придумать какой-либо правдоподобный источник его опыта, но я не ученый ни профессионала, ни любителя, поэтому я решил спросить здесь, есть ли какое-то редкое атмосферное состояние, которое могло бы объяснить это. .
$\endgroup$
13
$\begingroup$
Я родом из той же широты и наслаждался ночным небом и двумя вещами, которые могут добавить к «количеству света в небе», о которых я могу думать.
Первая — почти полная луна, как упоминалось выше, а вторая — необычно низкие облака. Находясь недалеко от Торонто и отдаленных населенных пунктов, производится много света, и некоторые из них поднимаются вверх. Ночью, когда облака или даже полупрозрачная дымка присутствуют и необычно низки, они могут отражать световое загрязнение чаще, чем обычно. Добавьте к этому свет от Луны, и этого должно быть достаточно.
Причина, по которой я упоминаю широту, заключается в том, что когда земля покрыта белым отражающим снегом, световое загрязнение становится еще хуже; свет, проецируемый преимущественно вниз, более сильно отражается обратно вверх. Я не знаю, есть ли еще снег на земле; Я не видел снега слишком много лет.
Поскольку вы не упомянули, что ваш брат заметил полнолуние, я предполагаю, что было облачно, поэтому они его не видели. Поэтому я предполагаю, что вместо этого они видели облака или дымку, освещенную им и/или локальным световым загрязнением.
$\endgroup$
7
$\begingroup$
Я решил добавить свой комментарий в качестве ответа, так как считаю его уместным:
Я живу в сельской местности Новой Зеландии (небольшое световое загрязнение и нет снега) и прокомментировал своей жене, когда ложился спать прошлой ночью (около 11 вечера ) как необычно светло было снаружи.
Было пасмурно: луна, должно быть, была особенно яркой, потому что, хотя я не мог видеть, где была луна, все небо было освещено, как будто были ранние сумерки.
Увидев этот вопрос, я сразу же заинтересовался, и, изучив его еще немного, timeanddate.com обнаружил, что недавно было «Суперполнолуние», которое может казаться «до 30% ярче», чем микролуние: https:/ /www.timeanddate.com/astronomy/moon/super-full-moon.html
Так что, хотя снег и облачный покров, вероятно, помогли, я думаю, что это был эффект более близкого полнолуния.
$\endgroup$
4
$\begingroup$
Был ли у света определенный цвет? Когда я замечаю, что ночью там, где я живу, особенно ярко, я могу сказать, что это потому, что А) снежный покров отражает свет, падающий на землю, и Б) низкие облака отражают свет обратно на землю. Свет имеет желто-оранжевый оттенок, потому что большинство уличных фонарей в моем районе — натриевые.
Свежий снег имеет альбедо (количество отражаемого им света) около 80%. Облака сильно различаются в зависимости от размера капель, содержания жидкости/льда и толщины. Это может быть больше 90%. Таким образом, в исключительную ночь около 72% света будет отражаться от земли к облакам и обратно к земле.
В этом случае 72% этого света повторяют цикл. Ну, меньше, потому что часть света в конечном итоге отражается в сторону за пределами города. Если облака низкие, это не будет иметь большого значения, так как меньшее расстояние покрывается тем же углом отражения.
Если мы возьмем 72% и продолжим повторять каждый цикл, после 10 циклов мы получим облака, отражающие 243,77% света, генерируемого уличными фонарями (или другими вещами, такими как фары и свет из окон), что означает в среднем земля освещена примерно в 3,5 раза большим количеством уличных фонарей, чем облака, и атмосфера не отражала обратно никакого света. Без отражения от неба обычно бывает примерно 100%, и оно сосредоточено возле улиц.
С отражениями есть дополнительные 240%, которые распределяются более равномерно, чтобы осветить верхушки деревьев, крыши, задние дворы и другие области, которые обычно не получают столько освещения ночью.
Используя эту очень упрощенную модель, в конечном итоге около 71,5% света поглощается «землей» (включая попадание в ваше глазное яблоко), а остальные, около 28,5%, улетучиваются в космос.
Я нашел статью, на которую, возможно, стоит обратить внимание, с формулами, которые, я уверен, лучше.
$\endgroup$
$\begingroup$
пасмурно + полная луна + световое загрязнение = поздний зимний полдень
$\endgroup$
4
$\begingroup$
Сегодня вечером в Центральной Флориде, 00:30. 13 декабря 2021 года, сейчас наступает ночь «Ночного Солнца» (как их называют).
Со всех сторон небо очень яркое. Все небо покрыто облаками и светло, но стороны с каждой стороны очень яркие, как рассвет или закат. Это потрясающе.
- Новый ученый: Яркое ночное небо: Загадка ночного солнца
- The Guardian: Светлые ночи: ученые объясняют редкое явление «ночного солнца»
$\endgroup$
2
Почему ночью небо темное?
Пользователь Wikimedia Commons ForestWander
С нашей точки зрения здесь, в Солнечной системе, совершенно интуитивно понятно, почему мы видим, что делаем днем, а не ночью. В течение дня солнечный свет заливает нашу атмосферу во всех направлениях, причем как прямые, так и отраженные солнечные лучи приходят к нам отовсюду, куда мы можем видеть. Ночью солнечный свет не заливает атмосферу, поэтому везде на небе темно, где нет точки света, например звезды, планеты или Луны.
Но вы можете задуматься над этим. Если Вселенная бесконечна, не должна ли наша линия обзора в конце концов упираться в звезду, независимо от того, в каком направлении мы смотрим? Учитывая, что существуют триллионы галактик и что телескопы способны видеть тусклые галактики, недоступные нашим глазам, почему свет от всех их вместе взятых не освещает каждую точку неба? Ответить на этот вопрос непросто, но наука готова принять вызов.
Бюро по управлению земельными ресурсами, лицензия cc-by-2. 0
Это загадка, которая веками волновала ученых. Если вы глубоко задумаетесь об этом, это может даже не иметь смысла для вас. Да, наша атмосфера здесь, на Земле, действительно прозрачна для видимого света, что позволяет нам ночью заглянуть в бескрайнюю бездну глубокого космоса. Наше расположение в галактике означает, что только галактическая плоскость закрыта пылью и газом на переднем плане, которые блокируют свет от центральной области Млечного Пути.
Но помимо этого вы могли бы ожидать увидеть свет во всех направлениях и в любом месте, куда вы могли бы заглянуть. В конце концов, если Вселенная действительно бесконечна, то пустота глубокого космоса существует вечно. В любом направлении, которое вы только можете себе представить, в конце концов линия вашего взгляда столкнется с сияющей точкой света.
NASA, ESA, H. Teplitz и M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) и Z. Levay (STScI)
Если бы это было правдой, тогда ночное небо вовсе не было бы темным, а освещалось бы каждой звездой, чей световой путь проделал долгий путь к Земле.
Тем не менее, даже когда мы смотрим в глубочайшие глубины того, что кажется пустым пространством, где ни человеческому глазу, ни даже обычным телескопам не видны ни звезды, ни галактики, наши самые мощные обсерватории обнаруживают так много того, что там есть, но это все равно лишь несколько точек света на черном фоне пустого пространства.
Да, Вселенная полна звезд и галактик. Да, они на огромных расстояниях: миллионы, миллиарды или даже десятки миллиардов световых лет от нас. Звездный свет путешествует по Вселенной и достигает нашего лучшего наблюдательного оборудования, открывая богатую Вселенную огромных размеров. Но огромный, каким бы большим он ни был, очень далек от бесконечности.
Эндрю З. Колвин / Wikimedia Commons
С научной точки зрения до сих пор не принято решение о том, конечна Вселенная или бесконечна; мы просто не знаем. Однако мы знаем, что наблюдаемая нами часть Вселенной должна быть конечной. Хотя мы практически ничего не знали о крупномасштабной структуре Вселенной до второй половины 20-го века, мы все же знали, что бесконечно большая наблюдаемая Вселенная просто невозможна.
Еще в 1800-х годах Генрих Ольберс обратил внимание на математический парадокс. Если бы у вас была бесконечная Вселенная с постоянной плотностью звезд и/или галактик, то вы бы увидели бесконечное количество света со всех направлений, куда бы вы ни посмотрели. Вы бы увидели все звезды, которые были поблизости, и тогда в промежутках между звездами вы увидите звезды дальше. В промежутках между этими звездами вы увидите еще больше звезд, находящихся на увеличенном расстоянии. Независимо от расстояния до них — миллионы, миллиарды, триллионы, квадриллионы световых лет и т. д. — в конце концов, куда бы вы ни посмотрели, вы натолкнетесь на звезду.
ESO
Подумайте об этом математически, если хотите. Если плотность звезд постоянна во всем пространстве, то общее количество звезд, которое вы найдете, равно звездной плотности, умноженной на объем Вселенной. Чем дальше звезда, тем тусклее она кажется: ее яркость падает пропорционально квадрату расстояния, обратно пропорциональному (~1/r 2 ).
Но общее количество звезд, которые вы можете видеть на определенном расстоянии, связано с площадью поверхности сферы, которая увеличивается с квадратом расстояния. (Формула площади поверхности сферы: 4πr 2 .) Умножьте количество звезд на яркость каждой звезды, и вы получите константу. Яркость на определенном расстоянии — это особая величина: назовем ее В. Если расстояние вдвое больше, эта яркость также равна В. В три раза? Все еще Б. Четыре? снова Б.
.. [+] бесконечным количеством звездного света в любом направлении.Пользователь Wikimedia Commons Htkym
Теперь сложите этот ряд: B + B + B + B + ….. и так далее. Вы видите, куда это идет? Ответ, к сожалению, в сторону бесконечности. Если в этом ряду нет ограничения, вы получите бесконечное значение яркости ночного неба во всех направлениях.
Еще в 19 веке Ольберс использовал эту цепочку рассуждений, чтобы сделать вывод, что наблюдаемая Вселенная не может быть бесконечной, но он не был в этом уверен. В конце концов, были и другие астрономические проблемы. Одним из распространенных возражений было то, что этот наивный анализ не принял во внимание всю явно присутствующую блокирующую свет пыль, которую можно было увидеть, просто взглянув на плоскость Млечного Пути. Даже в наши дни многие из наших самых известных астрономических достопримечательностей заполнены светонепроницаемой пылью.
ESO
В конечной Вселенной эта пыль может конкурировать со звездным светом, поскольку видимый свет, падающий на пыль, поглощается и переизлучается при более низких энергиях. Но если бы Вселенная была действительно бесконечной, проблема парадокса Ольберса обнаружилась бы для каждой пылинки: каждая пылинка должна была бы поглощать бесконечное количество звездного света, пока она тоже не стала бы излучать при той же температуре, что и весь свет. оно впиталось!
Другими словами, что-то пошло не так. Наша Вселенная не может быть статичной, бесконечной и наполненной вечно сияющими звездами. Если бы это было так, ночное небо было бы всегда и вечно ярким во всех местах и во всех направлениях.
Ясно, что здесь работает что-то другое.
Фредерик МИШЕЛЬ и Эндрю З. Колвин, аннотации Э. Сигеля может быть), но что он не возвращается в своей текущей форме в течение бесконечного периода времени. У Вселенной, в которой мы живем сегодня, было начало: день без вчера. Это начало известно как Большой взрыв, который положил начало всей материи, излучению, энергии и свету, которые, возможно, существуют в наблюдаемой Вселенной.
Вселенная существует не вечно, поэтому мы можем наблюдать только звезды и галактики, находящиеся на определенном и конечном расстоянии от нас.
Следовательно, мы можем получить от них только конечное количество света, тепла и энергии, и в нашем ночном небе не может быть сколь угодно большого количества света.
Пользователь Википедии Пабло Карлос Будасси
Но это поднимает еще одну часть головоломки. Если Вселенная была горячей, плотной и наполненной материей и излучением в какое-то раннее время, как утверждает Большой Взрыв, то это раннее излучение должно в конечном итоге достичь наших глаз. Куда бы мы ни посмотрели, во всех направлениях, от этого излучения никуда не деться.
На самом деле, основываясь на современных наблюдениях, мы можем вычислить, сколько фотонов, оставшихся после Большого Взрыва, заполняют сегодня Вселенную, и ответ: 411 из них на каждый кубический сантиметр пространства. Если вы спросите, почему мы его не обнаруживаем, ответ будет таков: обнаруживаем, и обнаруживаем постоянно. Если бы вы взяли очень старый телевизор с кроличьими ушами и отправились в глубь межгалактического пространства подальше от любых звездных или земных радиоисточников, вы могли бы настроить его на третий канал. около 1% «снега», который вы видите на Земле; это излучение Большого Взрыва.
Гетти
Дело в том, что мы действительно получаем этот свет от Большого Взрыва, и что он неизбежно обнаруживается по всему небу. Единственная причина, по которой вы не видите его невооруженным глазом, заключается в том, что Вселенная расширилась в ходе космической истории, и поэтому этот когда-то видимый свет теперь смещается в сторону таких длинных волн, что ваши глаза не могут их видеть, ваша кожа не может их видеть.
чувствовать их, и ваше тело не может обнаружить это.
Но ваша микроволновая печь и радиоантенны могут их уловить. На самом деле, именно так это излучение было впервые обнаружено и как Большой взрыв был впервые подтвержден: с помощью гигантской радиоантенны, которая улавливала этот сигнал, независимо от того, когда и куда смотрели ученые, работавшие с ней. Если бы наши глаза приспособились видеть микроволновое или радиоизлучение, мы бы фактически увидели ночное небо, равномерно яркое во всех направлениях, без темных пятен.
Научная группа НАСА / WMAP
Чтобы объяснить, почему ночное небо темное, нужны два факта вместе. Первая заключается в том, что Вселенная существует только в течение конечного периода времени, что ограничивает степень и количество излучения, наблюдаемого нами в настоящее время. Во-вторых, мы можем видеть свет только в ограниченной части электромагнитного спектра: оптической части.
Если бы вместо этого мы могли рассматривать небо в микроволновом свете, небо всегда казалось бы ярким во всех направлениях. Немного иронично, если подумать, что только наши очень человеческие ограничения сделали ночное небо вообще интересным местом для исследования. Сегодня мы построили спутники, предназначенные для точного измерения этого излучения, и они научили нас гораздо большему о происхождении и свойствах нашей Вселенной, чем мы когда-либо узнали, используя только наши ограниченные чувства. Ночное небо может показаться нам темным, но свет, который всегда есть, научил нас окончательному разрешению этого космического парадокса.