밤에 하늘이 어두운 이유는 무엇입니까?
오늘 우리는 이 기사의 제목에서 던질 수 있을 정도로 간단한 질문에 답하려고 노력할 것이다. '어두운 하늘의 역설'에 대해 자세히 알아보자!
내용
- 어두운 하늘이 역설로 여겨지는 이유는 무엇입니까?
- 올베르스의 역설은 간단히 말해서 무엇입니까?
- 올베르스의 역설에 대한 가능한(그러나 잘못된) 솔루션
- 올베르스의 역설에 대한 최선의 해결책은 무엇입니까?
어두운 하늘이 역설로 여겨지는 이유는 무엇입니까?
해가 뉘엿뉘엿 저물어서 밤 하늘이 어둡다고 생각할 수도 있다. 그러나 별에 대해 생각해보세요.
우리은하만 해도 1,000억에서 4,000억 개의 별이 있고 관측 가능한 우주에는 1,000억에서 2,000억 개의 은하가 있다. 그것은 최소한의 별의 숫자이다! 이 사실에 우리 우주가 실제로 무한할 수 있다는 가정을 추가하세요. 우리가 보기로 선택한 하늘의 작은 부분에는 무수한 별이 포함되어야 하므로 밤하늘은 눈부실 정도로 밝아야 하다.
그러나 실제로 하늘은 그렇지 않다. 이 불일치를 올베르스의 역설이라고 하며 몇 분 안에 해결할 것다.
올베르스의 역설은 간단히 말해서 무엇입니까?
"어두운 하늘 역설"의 공식화는 일반적으로 독일 천문학자 하인리히 빌헬름 올베르스에 기인하지만 다른 많은 유명인(요하네스 케플러와 에드거 앨런 포 포함)도 이 문제를 해결하는 데 기여했다. 간단한 용어로 역설은 다음과 같다:
우주가 무한하고 그 안에 무수한 별이 있다면 하늘 전체가 별들로 덮여 있어야 한다. 우리가 보는 모든 방향에서 별을 볼 수 있어야 하므로 밤하늘이 밝게 켜져야 하다. 그렇다면 밤하늘은 왜 어둡습니까?
올버스의 역설을 더 잘 이해하려면 무성한 숲 한가운데에 있는 자신을 상상해 보세요. 어디를 둘러봐도 틈이 없는 나무들이 많이 보이다. 그리고 그것은 클 수 있지만 결코 무한하지 않은 숲일 뿐이다. 이제 이 비유를 별들로 가득 찬 무한한 우주로 확장해 보세요!
올베르스의 역설에 대한 가능한(그러나 잘못된) 솔루션
수세기 동안 어두운 밤하늘의 수수께끼 같은 현상을 설명하려는 여러 시도가 있었습니다. 이러한 설명 중 일부를 고려하고 제외합시다.
우주의 별은 균일하지 않고 프랙탈로 분포되어 있다
잘못된 이유: 이 가설은 역설을 설명할 수 있었지만 현대 천문학 데이터는 이 가설을 확인하지 않다. 우주는 거의 완벽하게 등방성 (즉, 모든 방향에서 동일함)인 것 같다.
우주에는 유한한 수의 별이 있다
잘못된 이유: 우주에 있는 별의 수는 유한하더라도 여전히 엄청나며 밤하늘 전체를 밝힐 수 있을 정도이다.
우리는 별들이 너무 멀고 너무 희미해서 보이지 않는다
잘못된 이유: 무한한 우주를 지구를 중심으로 구형의 층으로 나누어 봅시다. 한 층이 일정량의 별을 포함한다면, 지구에서 2배 떨어진 곳에 위치한 층이 우주의 균질성으로 인해 4배 더 많은 별을 포함할 것이다. 그러나 역제곱 법칙에 따르면 지구에서 관찰할 때 더 많은 층에 있는 별들도 4배 더 어둡게 빛날 것이다. 이는 이러한 각 층의 총 광도가 동일함을 의미하다. 따라서 별의 모든 층이 아무리 멀리 떨어져 있더라도 동일한 양의 빛을 생성하다. 그 결과 하늘이 균일하게 빛날 것이다.
우주는 먼 별의 빛을 차단하는 성간 먼지로 가득 차 있다.
잘못된 이유: 별빛은 필연적으로 먼지를 데울 것이다. 에너지 보존 법칙에 따르면 먼지는 곧 흡수된 빛을 다시 방출하기 시작하여 별처럼 밝게 빛날 것이다.
올베르스의 역설에 대한 최선의 해결책은 무엇입니까?
"어두운 하늘의 역설"을 설명할 수 있는 두 가지 주요 요소가 있다. 두 가지 요소로 인해 밤하늘의 별 사이에 빈 공간이 보이다.
- 1. 우주는 무한히 오래된 것이 아니다.
우리 우주의 나이는 약 138억 년이다. 빛은 이동하는 데 시간이 걸리므로 138억 광년 떨어져 있는 물체만 관찰할 수 있다. 우주는 크기가 무한하기 때문에 많은 별과 은하는 단순히 빛이 아직 우리에게 도달하지 않았기 때문에 우리에게 보이지 않다.
- 2. 우주는 팽창하고 있다.
1929년 에드윈 허블(Edwin Hubble)이 우주의 팽창을 발견했다. 그는 멀리 있는 별과 은하에서 오는 빛이 우리에게서 빠르게 멀어지면서 “늘어나는" 것을 보았다. 이 현상을 "적색 이동"이라고 하다. 빛이 파장을 증가시키고 전자기 스펙트럼의 적색 쪽으로 이동할 때 발생하다. 아주 먼 물체에서 오는 빛의 파장은 너무 늘어나 적외선이 되다. 인간의 눈은 적외선을 볼 수 없으므로 아주 먼 별과 은하계는 우리에게 보이지 않다.
요약하자면, 하늘 어디를 봐도 별이나 은하가 있다. 빛이 아직 우리에게 도달하지 않았거나 적외선 스펙트럼으로 이동했기 때문에 많은 것을 볼 수 없다. 그래서 사람의 눈에는 밤하늘이 어둡게 보이다.
