Почему космос темный, если есть Солнце: Разбираем парадокс Ольберса
Можно предположить, что космос очень яркий, поскольку в нашей галактике миллиарды звезд, излучающих свет, а во Вселенной — миллиарды галактик. Тогда почему космос такой темный? Давайте найдем ответ.
Ученые давно задавались вопросом, почему свет от такого количества звезд не может осветить Вселенную. В XVIII-XIX веках астрономы были твердо убеждены, что Вселенная бесконечна, однородна и стационарна, а значит, небо должно быть полностью усеяно яркими светящимися звездами. Но по какой-то причине мы наблюдаем сплошную темноту, прерываемую отдельными звездами.
Это противоречие легло в основу так называемого фотометрического парадокса Ольберса. Немецкий астроном ответил на вопрос «почему космос всегда темный», предположив, что межзвездное пространство частично заполнено веществом, поглощающим свет, например, облаками межзвездной пыли. Но первый закон термодинамики ставит эту гипотезу под сомнение, так как межзвездное вещество, поглощая свет, неизбежно бы нагревалось и само начинало излучать свет.
Парадокс Ольберса был окончательно разрешен лишь в XX веке. Оказалось, что Вселенная постоянно расширяется, и видимый свет галактик по мере их удаления переходит в инфракрасный, ультрафиолетовый диапазоны и радиоволны, невидимые для человеческого глаза. То есть, если бы мы могли видеть микроволновое излучение, все космическое пространство светилось. Кстати, по схожему принципу мы можем слышать и звуки космоса.
Взгляните, насколько ярко и насыщенно выглядит панорама центра Млечного Пути. Это изображение было получено путем объединения данных рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» и радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке.
Но даже с помощью новейших телескопов мы не можем увидеть все звезды. Как мы знаем, свет движется со скоростью 300 000 км/с. Это означает, что по сравнению со звездами, находящимися ближе к Земле, свету от самых далеких звезд требуется больше времени, чтобы достичь наших глаз. Иногда на это уходят миллионы лет. Другими словами, мы видим свет из прошлого, и, возможно, звезда, от которой он исходил, давно погасла.
Почему космос темный, а Земля освещена?
Это явление можно объяснить двумя словами — атмосфера. Космос — это почти вакуум; в данном объеме присутствует лишь очень небольшое количество газа и космической пыли, но нет атмосферы. А свету нужно от чего-то отражаться. Он будет двигаться по прямой линии, пока не столкнется с объектом. Когда свет попадает на объект и отражается от него, именно атмосфера обеспечивает «рассеивание» в спектре, видимом человеческому глазу. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, на той стороне, на которую не падает свет нашей звезды, царит тьма, и период, который это длится, мы называем ночью. Днем атомы, молекулы и атмосферная пыль взаимодействуют с фотонами, заставляя их рассеиваться, проходя через все более плотные слои по мере приближения к поверхности.
На Земле атмосфера в основном рассеивает синий свет, так как у синего света более короткая длина волны на конце видимого спектра, и он рассеивается в атмосфере сильнее, чем красный. По этой причине дневное небо на Земле кажется голубым. На Марсе атмосфера тоньше, примерно в 100 раз тоньше, чем на Земле, но ее все же достаточно, чтобы дневное небо казалось серовато-голубым, а когда частые марсианские ветры поднимают с поверхности облака пыли, небо Марса приобретает красноватый оттенок.
Но если бы вы оказались на планете или спутнике, у которого нет атмосферы или она чрезвычайно разрежена (как на Луне или Меркурии), вы бы наблюдали черное небо как днем, так и ночью. Если вы посмотрите на фотографии, сделанные космическим аппаратом «Аполлон» на Луне, вы увидите, что небо там черное, даже при ярком солнечном свете на поверхности. Это объясняет, почему космос темный, хотя Солнце светит.
Уильям Шатнер: космическая тьма наполнила меня «Страхом»
Хотя космическая тьма не представляет угрозы для человечества, она служит отличным предупреждением о том, что может произойти, если мы не будем заботиться о нашей планете. Изменение климата, вызванное загрязнением воздуха, загрязнением воды и выбросами парниковых газ, разрушает нашу атмосферу — ту тонкую оболочку, которая отделяет нас от космического вакуума и вечной тьмы. Находясь здесь, на Земле, под мягким голубым небом, многие из нас просто не осознают всей опасности.
Звезда оригинального телесериала «Звездный путь», 91-летний Уильям Шатнер красочно описал свои впечатления от встречи с космической тьмой. 13 октября 2022 года он и пятеро других туристов отправились к Линии Кармана на корабле Blue Origin New Shepard. Полет длился всего 11 минут, но в своей новой книге Шатнер говорит, что для него поездка felt больше похожа на «похороны», чем на праздник.
«Я люблю тайны Вселенной... Взрывы звезд, произошедшие годы назад, чей свет достигает нас спустя годы; черные дыры, поглощающие энергию; спутники, показывающие нам целые галактики в областях, которые считались полностью лишенными материи... все это годами приводило меня в восторг... но когда я посмотрел в противоположном направлении, в космос, там не было ни тайны, ни величественного благоговения... все, что я видел, была смерть».
Только после личной встречи с чернотой, которая была «непохожа» на что-либо на Земле и была «всепоглощающей», Шатнер особенно остро почувствовал теплую заботу Земли и с грустью осознал, насколько человечество не ценит этот дар своим разрушительным вмешательством в природу. «Это наполнило меня страхом. Мое путешествие в космос должно было быть праздником; вместо этого оно felt похоже на похороны», — написал актер.