Warum ist es nachts dunkel?
Heute versuchen wir, eine täuschend einfache Frage zu beantworten, die im Titel dieses Artikels gestellt wird. Lassen Sie uns ausführlich über das Paradoxon vom dunklen Nachthimmel sprechen!
Inhalt
- Warum ist der dunkle Nachthimmel ein Paradoxon?
- Was ist das Olberssche Paradoxon einfach erklärt?
- Mögliche (aber falsche) Lösungen für das Olberssche Paradoxon
- Was ist die beste Lösung für das Olberssche Paradoxon?
Warum ist der dunkle Nachthimmel ein Paradoxon?
Sie denken vielleicht: „Was gibt es hier zu besprechen? Der Himmel ist nachts dunkel, weil die Sonne untergegangen ist!“. Aber denken Sie an die Sterne.
Unsere Milchstraße allein enthält 100 bis 400 Milliarden Sterne, und das beobachtbare Universum enthält 100 bis 200 Milliarden Galaxien. Das ist eine gelinde gesagt riesige Anzahl von Sternen! Hinzu kommt, dass unser Universum tatsächlich unendlich sein könnte. Jeder kleine Fleck des Himmels, den Sie betrachten möchten, sollte Myriaden von Sternen enthalten, und daher sollte der Nachthimmel blendend hell sein.
In Wirklichkeit ist dies jedoch nicht der Fall. Diese Diskrepanz wird das Olberssche Paradoxon genannt, und wir werden sie in ein paar Minuten auflösen.
Was ist das Olberssche Paradoxon einfach erklärt?
Die Formulierung des „Paradoxon des dunklen Himmels“ wird normalerweise dem deutschen Astronomen Heinrich Wilhelm Olbers zugeschrieben, obwohl viele andere berühmte Persönlichkeiten (einschließlich Johannes Kepler und Edgar Allan Poe) ebenfalls zur Lösung dieses Problems beigetragen haben. Hier ist das Paradoxon in einfachen Worten:
Wenn das Universum unendlich ist und es unendlich viele Sterne darin gibt, dann müsste der gesamte Himmel mit Sternen bedeckt sein, da doch in jeder Richtung des Raumes irgendwann ein Stern angetroffen werden sollte. Daher sollte der Nachthimmel gleißend hell sein. Warum ist er dann dunkel?
Um das Olberssche Paradoxon besser zu verstehen, stellen Sie sich vor, Sie befinden sich inmitten eines dichten Waldes. Wohin Sie auch schauen, Sie würden eine Wand von Bäumen ohne Lücken zwischen ihnen sehen. Und es ist nur ein Wald, der groß sein kann, aber keineswegs unendlich ist. Versuchen Sie nun, diese Analogie auf ein unendliches Universum voller Sterne auszudehnen!
Mögliche (aber falsche) Lösungen für das Olberssche Paradoxon
Über Jahrhunderte gab es mehrere Versuche, das rätselhafte Phänomen des dunklen Nachthimmels zu erklären. Betrachten wir einige dieser Erklärungen und schließen sie aus.
Die Sterne im Universum sind nicht gleichmäßig, aber fraktal verteilt
Warum es falsch ist: Diese Hypothese hätte das Paradoxon erklären können, aber moderne astronomische Daten stützen sie nicht. Das Universum scheint fast perfekt isotrop zu sein (d. h. in alle Richtungen gleich).
Das Universum hat eine endliche Anzahl von Sternen
Warum es falsch ist: Auch wenn sie endlich ist, die Anzahl der Sterne im Universum ist immer noch enorm und würde ausreichen, um den gesamten Nachthimmel zu erhellen.
Einige Sterne sehen wir nicht, weil sie zu weit entfernt und damit zu schwach sind
Warum es falsch ist: Teilen wir das unendliche Universum in gleichmäßige kugelförmige Schichten mit der Erde im Zentrum. Wenn eine Schicht eine bestimmte Anzahl von Sternen enthält, würde die Schicht, die zweimal weiter von der Erde entfernt ist, aufgrund der Homogenität des Universums viermal mehr Sterne enthalten. Allerdings würden nach dem Abstandsgesetz auch die Sterne in der weiteren Schicht viermal dunkler leuchten, wenn sie von der Erde aus beobachtet werden. Das bedeutet, dass die Gesamthelligkeit jeder dieser Schichten gleich wäre. Jede Schicht von Sternen würde also die gleiche Lichtmenge erzeugen, egal wie weit sie entfernt ist. Dadurch würde der Himmel gleichmäßig ausgeleuchtet.
Der Weltraum ist mit interstellarem Staub gefüllt, der das Licht von fernen Sternen blockiert
Warum es falsch ist: Das Sternenlicht würde den Staub unweigerlich aufheizen. Nach dem Energieerhaltungssatz würde der Staub das absorbierte Licht bald wieder abstrahlen und so hell leuchten wie die Sterne.
Was ist die beste Lösung für das Olberssche Paradoxon?
Es gibt zwei Hauptfaktoren, die das „Paradoxon des dunklen Himmels“ erklären können. Durch beides sehen wir leere Stellen zwischen den Sternen am Nachthimmel.
- 1. Das Universum ist nicht unendlich alt.
Unser Universum ist etwa 13,8 Milliarden Jahre alt. Licht braucht Zeit zum Reisen, daher können wir nur Objekte beobachten, die 13,8 Milliarden Lichtjahre entfernt sind – nicht weiter. Da das Universum unendlich groß ist, sind viele Sterne und Galaxien für uns unsichtbar, einfach weil ihr Licht uns noch nicht erreicht hat.
- 2. Das Universum dehnt sich aus.
Die Expansion des Universums wurde von Edwin Hubble im Jahr 1929 entdeckt. Er sah, dass sich das Licht von fernen Sternen und Galaxien „ausdehnte“, als sie sich schnell von uns entfernten. Dieses Phänomen ist als „Rotverschiebung“ bekannt: Es tritt auf, wenn Licht seine Wellenlänge erhöht und sich zum roten Ende des elektromagnetischen Spektrums verschiebt. Die Lichtwellen von sehr weit entfernten Objekten werden so stark gestreckt, dass sie infrarot werden. Menschliche Augen können Infrarotlicht nicht sehen, daher werden weit entfernte Sterne und Galaxien für uns unsichtbar.
Zum Abschluss: Überall, wo Sie in den Himmel schauen, gibt es einen Stern oder eine Galaxie. Viele von ihnen kann man einfach nicht sehen, weil ihr Licht uns entweder noch nicht erreicht hat oder es sich ins Infrarot-Spektrum verschoben hat. Deshalb erscheint der Nachthimmel für das menschliche Auge dunkel.
