Почему ночное небо - чёрное?

В физике (да и не только) довольно часто бывает, что те или иные вещи называют не в честь того человека, который их открыл. Одной из таких вещей является так называемый парадокс Ольберса: если Вселенная бесконечна и однородна, то почему мы вообще видим чёрное небо ночью?

Немецкий астроном Вильегльм Ольберс сформулировал парадокс в 1823 году. Но ещё раньше тем же вопросом задавались, например, Эдмунд Галлей (тот самый, в честь которого названа знаменитая комета) или другие учёные. Почему парадокс получил имя Ольберса — неясно. Впрочем, можно соблюсти историческую справедливость и использовать «безличное» название: фотометрический парадокс.

Действительно, если Вселенная бесконечна, то в какую бы сколь угодно малую область неба мы не направили свой взор, рано или поздно наш взгляд «наткнётся» на звезду. Да, видимый размер этой конкретной звезды может быть ничтожно мал, и количество доходящего до нас света будет крайне незначительно. Но ведь то же самое будет наблюдаться в любой точке неба, и в итоге суммарная яркость ночного неба должна быть равна яркости солнечного диска — с поправкой на то, что разные звёзды, конечно, имеют разную яркость. Проще говоря, вместо чёрного ночного небосвода, пронизанного точками звёзд, мы должны наблюдать сияющую сферу.

Но этого не происходит!

И Ольберс, и Галлей объясняли парадокс тем, что до нас доходит свет далеко не от всех существующих звёзд: некоторые из них закрыты от нас облаками космической пыли, поглощающей их свет. И это действительно так: например, эта самая пыль не даёт нам разглядеть невооружённым глазом большую часть звёзд Млечного пути, особенно его центральной части.

Однако это не может быть объяснением парадокса. Дело в том, что Ольберс и Галлей не умели в термодинамику. А сегодня мы знаем, что межзвёздные облака не поглощают свет безвозвратно: нагреваясь, сами начинают светиться. Именно так светятся так называемые эмиссионные туманности.

Эмиссионные туманности "Душа" и "Сердце"
Эмиссионные туманности «Душа» и «Сердце».

Так что даже если учесть, что не вся энергия тратится на излучение (по теореме о вириале, но мы сейчас про это не будем), абсолютно чёрного неба мы всё равно видеть не должны. И более того: пресловутая сияющая сфера должна наблюдаться, например, в инфракрасном или радиодиапазоне, где поглощение света газопылевыми облаками не работает. Но этого не происходит: даже в микроволновом или радиодиапазоне этого не наблюдается.

Млечный путь с Земли в видимом диапазоне
Млечный путь с Земли в видимом диапазоне

Млечный путь в радиодиапазоне
Он же — в радиодиапазон
е

А ведь должно!

Настоящая разгадка фотометрического парадокса состоит в трёх вещах, которые тоже не знали Галлей или Ольберс. Первое: свет имеет конечную скорость распространения. Второе: звёзды имеют конечный срок жизни. Третье, и главное: сама Вселенная также имеет возраст, исчисляемый с момента Большого Взрыва около 13,8 миллиарда лет тому назад.

Соответственно, даже в чистой теории мы, во-первых, не можем увидеть объекты, удалённые от нас больше чем на 14 миллиардов световых лет: свет от них попросту не успел до нас дойти.

Во-вторых, наиболее удалённые от нас области Вселенной мы видим такими, какими они, опять же, были миллиарды лет тому назад — в том числе и до того, когда в них начался процесс звездообразования (по современным представлениям, случилось это спустя примерно полмиллирада лет после Большого Взрыва).

В-третьих, в данной конкретной точке неба может располагаться звезда, которая уже отжила свой срок, истратила топливо и погасла, превратившись в белый карлик или, например, в чёрную дыру.

Поэтому, хотя Вселенная и бесконечно, число наблюдаемых звёзд всё-таки ограничено, хотя, конечно, и очень велико.

Тэги: наука, астрономия

Комментарии

Выбор редакции
Шпрехенфюреров и их помощников-стукачей нужно тыкать физиономиями в Конституцию
Шпрехенфюреров и их помощников-стукачей нужно тыкать физиономиями в Конституцию
Шпрехенфюреров и их помощников-стукачей нужно тыкать физиономиями в Конституцию
Шпрехенфюреров и их помощников-стукачей нужно тыкать физиономиями в Конституцию
Ученые утверждают, что придумали способ извлечения энергии из черных дыр
Ученые утверждают, что придумали способ извлечения энергии из черных дыр
YouTube удаляет видео с «неудобной» информацией о вакцинации и оболванивании населения
YouTube удаляет видео с «неудобной» информацией о вакцинации и оболванивании населения
Предварительные итоги 2020 года
Предварительные итоги 2020 года
Русский язык в Украине так и не получилось задавить
Русский язык в Украине так и не получилось задавить
Почему нам не дают возможности выбрать самим: вакцинироваться русской вакциной или нет?
Почему нам не дают возможности выбрать самим: вакцинироваться русской вакциной или нет?
Педофил из Львова насиловал девочек под прикрытием католической церкви
Педофил из Львова насиловал девочек под прикрытием католической церкви
Дискриминационный закон о языке можно смело не выполнять
Дискриминационный закон о языке можно смело не выполнять
ТОП 8 сериалов про тайные общества
ТОП 8 сериалов про тайные общества
fraza.com
Митрополит Онуфрий окропил верующих и освятил реку для тех, кто решил окунуться - репортаж
Митрополит Онуфрий окропил верующих и освятил реку для тех, кто решил окунуться - репортаж
Митрополит Онуфрий окропил верующих и освятил реку для тех, кто решил окунуться - репортаж
Митрополит Онуфрий окропил верующих и освятил реку для тех, кто решил окунуться - репортаж
Одессит подрезал трамвай и избил ногами вагоновожатую, которая успела предотвратить ДТП
Одессит подрезал трамвай и избил ногами вагоновожатую, которая успела предотвратить ДТП
Опубликовано видео последствий сильнейшего землетрясения в Аргентине и Чили
Опубликовано видео последствий сильнейшего землетрясения в Аргентине и Чили
В одном из киевских спальников маршрутка на полном ходу сбила пешехода
В одном из киевских спальников маршрутка на полном ходу сбила пешехода
Появилось видео Навального в «Матросской тишине»
Появилось видео Навального в «Матросской тишине»
Впечатляющее видео: африканскую пустыню занесло снегом
Впечатляющее видео: африканскую пустыню занесло снегом
Навального арестовали на месяц. Он призвал россиян выходить на улицы
Навального арестовали на месяц. Он призвал россиян выходить на улицы
Появилось видео с места схода лавины в России, которая накрыла целый курорт
Появилось видео с места схода лавины в России, которая накрыла целый курорт
Кабмин принял решение, которое позволит снизить платежку за газ на 500 гривен
Кабмин принял решение, которое позволит снизить платежку за газ на 500 гривен
Жители Одессы засняли редкое погодное явление
Жители Одессы засняли редкое погодное явление
fraza.com

Опрос

На каком языке разговариваете вы и ваши дети?