Парадокс Ольберса: Почему ночью темно?
Вы когда-нибудь задумывались, почему ночное небо темное? Ведь во Вселенной бесчисленное множество звезд — разве благодаря их свету небо не должно ярко сиять? Эта проблема, известная как парадокс Ольберса, не давала покоя астрономам на протяжении веков. Хотя ответ может поначалу показаться простым, настоящее объяснение парадокса раскрывает удивительные факты о природе нашей Вселенной.
Содержание
- Почему темное небо — это парадокс?
- Что такое парадокс Ольберса?
- Возможные (но неправильные) решения парадокса Ольберса
- Решение парадокса Ольберса: Раскрываем тайну
- Парадокс темного неба: Подведем итог
Почему темное небо — это парадокс?
Возможно, вы думаете: “А что тут обсуждать? Ночью небо становится темным, потому что Солнце садится!”. Но подумайте о звездах.
Наша галактика, Млечный Путь, содержит от 100 до 400 миллиардов звезд. А галактик в наблюдаемой Вселенной — от 100 до 200 миллиардов. То есть число звезд в космическом пространстве, мягко говоря, огромно! Прибавьте к этому гипотезу о том, что наша Вселенная бесконечна. При таких условиях любой крохотный участок неба должен быть заполнен мириадами звезд, и небо должно быть ослепительно ярким. Однако в реальности мы ничего подобного не наблюдаем.
Это загадочный парадокс получил название в честь немецкого астронома Генриха Вильгельма Ольберса (1758–1840). Оставайтесь с нами — мы собираемся разобраться с этим парадоксом всего за несколько минут!
Что такое парадокс Ольберса?
Вот парадокс Ольберса простыми словами:
Если Вселенная бесконечна, а звезды в ней равномерно распределены и также существуют в бесконечном количестве, то все небо должно быть заполнено звездами. В любой точке ночного неба мы должны видеть звезду, а значит небо должно ярко светиться. Почему же оно темное?
Чтобы лучше понять парадокс Ольберса, представьте, что вы находитесь посреди густого леса. Куда бы вы ни посмотрели, вы увидите “стену” из деревьев без каких-либо промежутков между отдельными стволами. И это всего лишь лес — он может быть большим, но уж никак не бесконечным. А теперь попробуйте применить эту аналогию к бесконечной Вселенной, заполненной звездами!
Возможные (но неправильные) решения парадокса Ольберса
В течение нескольких последних веков ученые предпринимали множество попыток объяснить парадокс Ольберса. Давайте разберем некоторые из этих объяснений (и опровергнем их).
Звезды во Вселенной распределены фрактально, а не равномерно
Почему это неверно: Эта гипотеза могла бы разрешить парадокс, однако современные астрономические данные не подтверждают ее. Судя по всему, Вселенная почти идеально изотропна (то есть одинакова во всех направлениях).
Число звезд во Вселенной конечно
Почему это неверно: Даже если число звезд конечно, оно все равно достаточно большое для того, чтобы звезды заполнили все небо.
Мы не видим некоторые звезды, потому что они слишком далеко и поэтому слишком тусклые
Почему это неверно: Давайте поделим бесконечную Вселенную на сферические слои с Землей в центре. Если в одном таком слое содержится определенное число звезд, то слой, находящийся в два раза дальше от Земли будет содержать в четыре раза больше звезд по причине однородности Вселенной. Однако согласно закону обратных квадратов, свет от звезд в более далеком слое будет в четыре раза тусклее при наблюдении с Земли. Это значит, что светимость каждого из этих двух слоев будет одинаковой. Таким образом, каждый слой звезд будет излучать одинаковое количество света, вне зависимости от расстояния до Земли. В результате все небо будет равномерно освещено.
Космос заполнен межзвездной пылью, которая блокирует свет от далеких звезд
Почему это неверно: Свет, излучаемый звездами, неизбежно нагрел бы космическую пыль. Согласно закону сохранения энергии, пыль вскоре стала бы излучать поглощенный свет и сиять так же ярко, как звезды.
Решение парадокса Ольберса: Раскрываем тайну
Существует два главных фактора, которые могут объяснить “парадокс темного неба”. Именно из-за них мы видим пустое пространство между звездами на ночном небе.
- 1. У Вселенной есть возраст
Возраст нашей Вселенной — около 13,8 миллиардов лет. Для преодоления расстояний свету требуется определенное время, поэтому мы можем наблюдать объекты, находящиеся не дальше 13,8 световых лет от Земли. Так как размер Вселенной бесконечен, многие звезды и галактики остаются невидимыми для нас просто потому, что свет от них еще не достиг Земли.
- 2. Вселенная расширяется
В 1929 году Эдвин Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется, из-за чего свет от далеких галактик “растягивается” по мере их удаления от нас. Этот эффект, известный как красное смещение, увеличивает длину волны для наблюдателя и затем смещает свет в инфракрасный спектр. Человеческие глаза не воспринимают инфракрасное излучение, поэтому очень далекие звезды и галактики становятся для нас невидимыми.
Таким образом, темнота ночного неба объясняется временными и пространственными ограничениями, а также особенностями человеческого зрения.
Парадокс темного неба: Подведем итог
Звезды и галактики на небе есть повсюду, куда бы вы ни посмотрели. Однако вы не можете увидеть многие из них, так как либо их свет еще не достиг нас, либо он сместился в инфракрасную область спектра. Поэтому для человеческого глаза небо кажется темным. Хотите исследовать звезды, которые можно увидеть? Используйте приложение Sky Tonight, чтобы в реальном времени узнать название любой яркой точки на небе!
