Содержание
Бесконечна ли Вселенная
Если Вселенная не имеет границ, то и количество звезд в ней приближается к бесконечности. Тогда в каждой точке неба должна находиться звезда, излучающая свет, видимый с Земли.
Ночное небо должно светиться как днем, даже ярче. На вопрос почему этого не происходит пытались отвечать многие ученые. В решении вопроса заключен фотометрический парадокс.
О темном небе
Джордано Бруно первым предположил, что Вселенная бесконечна. Если это так, то за пределами наблюдаемых областей может быть бесконечное число светящихся звезд.
Галактика Млечный Путь содержит от 100 до 400 млд звезд. В наблюдаемой части Вселенной галактик от 100 до 200 млд. Значит, звезд во Вселенной невероятное количество.
Позднее Иоганн Кеплер утверждал, что Вселенная не может быть бесконечной. Ведь тогда в ней должно быть бесконечное количество звезд, свет которых равномерно достигал бы земной поверхности. И освещал ее ночью, как Солнце днем. Это противоречило темному цвету ночного неба.
В XVIII веке астроном Эдмунд Галлей назвал утверждение Кеплера ошибочным. Свет звезд достигает Земли неравномерно, ведь возраст звезд разный. Мнение Галлея тоже было не совсем верным.
Шезо и Ольберс
Если свет одной звезды достигает нашей планеты не сразу, но миллиарды звезд должны создавать огромный источник фотонов. Впервые об этом явлении заговорил в 1744 г. швейцарский астроном Жан Филипп де Шезо .
Жан Филипп де Шезо
Генрих Вильгельм Маттиас Ольберс
Немецкий ученый Генрих Ольберс вернулся к этой теме в 1823 г. Решение задачи темного неба получило название парадокса Ольберса. Также его называют парадоксом Ольберса-Шезо или фотометрическим парадоксом.
Сферический макет Ольберса
В те времена количество звезд на больших расстояниях в единице объема считалось постоянным. В качестве объяснения парадокса Ольберс окружил Землю предполагаемой последовательностью из сферических оболочек.
Каждая следующая сфера занимала больше пространства, а значит, содержала в себе больше небесных тел, чем предыдущая. Точнее с увеличением квадрата расстояния увеличивалось и число звезд.
Выводы Шезо и Ольберса
Шезо, а впоследствии Ольберс сделали одинаковые выводы: космическая пыль не дает световому потоку достигать Земли. Это предположение уничтожил Джон Гершель в 1848 г.
Он привел довод о нагревании космической пыли, обосновав свою теорию Законом сохранения энергии. Облака пыли при нагревании должны излучать такой же свет, как и звезды. Значит, решение было неверным.
Разгадка фотометрического парадокса
Современными астрономами приводятся два научных факта, объясняющих парадокс Ольберса. Они основаны на открытиях ученых, сделанных в течение всего XX века, а также на расчетах и наблюдениях.
Объяснение парадокса №1
Многие галактики и отдельные объекты невидимы потому, что находятся слишком далеко, их свет пока не достиг Земли. Чтобы преодолевать расстояния свету требуется определенное время. Мы можем видеть свет звезд на максимальном расстоянии в 13 св. лет.
Расстояние в космосе измеряется не километрами, а световыми годами. Оно показывает, как далеко свет продвинется в космосе за один земной год. Некоторые объекты в дальних уголках космоса находятся настолько далеко, что мы видим свет от них, а самих звезд возможно уже не существует.
Объяснение парадокса №2
В 1929 г Эдвином Хабблом было доказано, что Вселенная активно расширяется. Константа Хаббла показала, что Вселенная расширяется со скоростью 70 км/с на каждый мегапарсек. А значит, все далекие объекты удаляются от нас с огромной скоростью, превышающей скорость света.
Это подтверждается наличием красного смещения в их спектре. Чем дальше галактика, тем выше скорость ее удаления от нашей планеты. Другими словами, галактики удаляются за счет расширения пространства. Значит, их излучения не дойдут до Земли никогда.
Кроме того, далекие излучения при расширении так сильно растягиваются, что становятся инфракрасными, невидимыми человеческому глазу. Поэтому наблюдатели не могут рассмотреть их с Земли даже в самые мощные телескопы.
В честь Генриха Ольберса названы один из астероидов Главного пояса между Марсом и Юпитером, а также кратер в экваториальном секторе видимой стороны Луны.
Другие предположения
Были предположения, что объекты во Вселенной расположены фрактально, а не равномерно. Такая гипотеза могла бы объяснить темные пятна между отдельными объектами космоса. Но современные научные данные не подтверждают фрактального расположения. Скорее всего Вселенная изотропна, одинакова во всех направлениях.
Куда бы мы не посмотрели на небе, в каждой точке есть небесные объекты. Большинство из них с Земли не видно.
Рассмотреть их невозможно по двум причинам:
- Звезды находятся слишком далеко, поэтому свет от них пока не достиг земли.
- При расширении Вселенной красное излучение звезды становится инфракрасным, а значит невидимым для нас.
Вопрос-ответ
Основная модель не предусматривает пространственных границ. Однако ученые допускают, что Вселенная может быть конечна. Как сфера, которая не имеет границ, но ограничена по площади.
Небесные объекты, удаляясь из-за расширения Вселенной, испускают световые лучи, которые, растягиваясь, становятся красными. Длина световой волны, увеличиваясь, смещается в сторону красного деления электромагнитного спектра.
В современной космологии изотропность означает, что каждый из нас в определенный момент времени, независимо от направления наблюдения видит на небе одну и ту же картину.
Началом расширения Вселенной принято считать Большой взрыв. От него рассчитывается и возраст Вселенной.
По данным ученых, в нашей галактике Млечный Путь необходимо 163 года для образования красного карлика массой 3,9770 ⋅ 1029 кг, содержащего 2,3814 ⋅ 1056 атомов водорода.
