Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

Почему звездное небо черное? (фотометрический парадокс)

14.08.2011 | Интересные факты о температуре | Количество просмотров: 27443 | Комментарии (18)

Звездная августовская ночь это самое романтичное и волшебное время. Люди смотрят в небо на падающие звезды, загадывают желания. Но именно в это время, заглядывая фактически во вселенную, человек может почувствовать ограниченность своего разума. Кажется, что мы никогда не сможем понять, что там, в самом дальнем уголке вселенной. А есть ли он, конец? Что такое бесконечность времени и пространства? Но есть и более простой вопрос, который редко кто себе задает, но который и дает ключ к объяснению строения и развития вселенной. Вопрос этот: «Почему звездное небо черное?» . Большинство людей не подозревают, какой это сложный вопрос. Ведь вплоть до ХХ века на него не было получено удовлетворительного ответа.

Древним людям было проще. Они считали, что над нами черный купол и звезды к нему приклеены. Если спросить у современного человека «сколько звезд на небе?», то большинство ответят, что звезд и галактик бесконечное множество. Однако если подумать подольше и рассуждать логично, то, исходя из того, что звезд на небе бесконечное количество, мы придем к выводу, что небо должно быть все яркое, как Солнце. Действительно, в бесконечной вселенной, все пространство которой заполнено звёздами, всякий луч зрения должен оканчиваться на звезде, аналогично тому, как в густом лесу мы обнаруживаем себя окружёнными «стеной» из удалённых деревьев. Поток энергии излучения, принимаемого от звезды, уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до неё. Но угловая площадь (телесный угол), занимаемая на небе каждой звездой, также уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния, из чего следует, что поверхностная яркость звезды (равная отношению потока энергии к телесному углу, занимаемому на небе звездой) не зависит от расстояния. Во всех точках неба поверхностная яркость должна быть равна поверхностной яркости Солнца, поскольку в любой точке небосвода должна находиться какая-нибудь звезда. Следовательно, всё небо (не только ночью, но и днём) должно быть таким же ярким, как и поверхность Солнца.

парадокс




На картинке: Иллюстрация фотометрического парадокса в однородной и изотропной, но статической Вселенной. Размеры звёзд для наглядности преувеличены, что не отражается на сути парадокса.
Впервые ученые задумались над данным парадоксом только в 19 веке. Иногда этот фотометрический парадокс называется парадоксом Ольберса, в честь астронома, который первым привлёк к нему внимание.

Правильное объяснение фотометрического парадокса уводит нас от простого предположения о «бесконечности», «вечности» и «статичности» вселенной к построению современной теории образования вселенной и ее развития.
Первое подробное математическое решение парадокса Ольберса было дано Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) в 1901 г. Оно основано на конечности возраста Вселенной. Поскольку (по современным данным) более 13 млрд лет назад во Вселенной не было галактик и квазаров, самые далёкие звезды, которые мы можем наблюдать, расположены на расстояниях около 13 млрд. св. лет. Это устраняет основную предпосылку фотометрического парадокса — то, что звезды расположены на любых, сколь угодно больших расстояниях от нас. Вселенная, наблюдаемая на больших расстояниях, настолько молода, что звезды ещё не успели в ней образоваться. Заметим, что это нисколько не противоречит космологическому принципу, из которого следует безграничность Вселенной: ограничена не вселенная, а только та часть её, где успели за время прихода к нам света родиться первые звёзды.
По самым современным оценкам считается, что вселенная появилась около 13,75 ± 0,11 млрд лет назад. Возраст вселенной это максимальное время, которое измерили бы часы с момента Большого взрыва до настоящего времени.
Самым замечательным подтверждением теории «Большого взрыва», модели образования звезд и галактик и горячей расширяющейся вселенной явилось обнаружение реликтового излучения с температурой 2.7 К американскими учеными А. Пензиасом и Р. Вильсоном. Сначала казалось, что реликтовое излучение однородно по всему объему вселенной. Но в 2006 г. была доказана анизотропия этого излучения. В 2009 г. запущен спутник астрономический спутник Европейского космического агентства Планк, который в настоящее время измеряет анизотропию реликтового излучения с ещё более высокой точностью. Загадка анизотропии является сейчас одной из самых актуальных проблем космологии. Возможно, ее разгадка перевернет наши представления о развитии материального мира.

Похожие по тематике статьи на сайте:

Самое холодное место Солнечной системы - Луна

Температура над Землей

Почему небо голубое?

Температура внутри Земли

Британские плюшевые мишки сообщили из космоса о температуре

Другие статьи раздела

Все статьи раздела "Интересные факты о температуре"

Комментарии:

Ксения,

Не чего не поняла

Сергей,

Да уж,нагородили.Написали бы проще:"Во вселенной мы обнаружили какое то излучение и мы отправили в космос спутник для его тщательного изучения.И что это изучение этого излучения приведёт фиг его знает к чему."

Olga,

Причем здесь спутник? В статье объясняется, почему все небо не светится, как Солнце. Если бы звезд было бесконечное множество, то небо бы все светилось. Но звезд ограниченное количество, потому что вселенная не так давно образовалась и практически пустая. Реликтовое излучение – это доказательство конечного возраста вселенной. Про спутник, который его изучает, написали только для общей информации. Мне кажется, что статья интересная. Я раньше не задумывалась, что черное небо – это парадокс, над которым ученые думали с 19 века.

Александр,

По моему мнению, небо черное, потому что мы видим не все звезды в силу эффекта Допплера - эффекта постепенного затухания волны на расстоянии. Пример - круги на воде - бросьте камень в воду и эффект Допплера сразу станет виден.

Владислав,

Не поняли что написано достаточно понятным научным языком? Еще раз прочтите. Не поняли снова? СНОВА прочтите. Школьного курса физики должно быть достаточно для понимания данной статьи.

Serge,

Интересно, а то, что звезды тоже имеют конечный возраст и со временем перестают светить на решение загадки данного парадокса никак не влияет? Ведь когда звезда погибла, свет от нее до нас идет ровно то количество лет, на каком расстоянии она от нас находилась, а потом эта точна на нашем звездном небе просто гаснет. А то, что на пути света могут встречаться тела с сильнейшей гравитацией, которая этот свет отклонит? Мне кажется данная статья использует слишком упрощенную модель.

Владимир,

не следует вовсе, что небо должно быть ярким! я, близорукий, вижу вполовину меньше звёзд, чем зоркоглазые. чем мощнее телескоп, тем больше он видит звёзд. так что все эти рассуждения лишь предположения.

Дворник,

Самый короткий ответ! "Потому что вселенная расширяется"

Анатолий,

Теория Большого взрыва очень спорна, как и теория о расширяющейся Вселенной

Анатолию,

Теория Большого взрыва как и теория о расширяющейся Вселенной очень спорна только для тупорогих мракобесов!

Андрей,

Так Вы и не ответили, почему небо черное, а написали ахинею. Если мы должны видеть все звезды во вселенной, то мы должны видеть свет от машины за сто километров. Или свет от фонарика находящегося в космосе в любой точки вселенной. Чушь собачья. Точно такая же чушь собачья насчет большого взрыва. Эта теория принята во всем мире и строго запрещается любая другая. Ты сам прикинь своими последними мозгами, как ты спрячешь всю вселенную в одной бесконечно малой точке. 80% ученых с этим не согласны но вынуждены с этим мириться иначе потеряешь все. Если ты в это веришь как и в бога тогда тебе нечего делать в науке. Наука это изучение природы, а не выведение формул на бумаге и получение большого взрыва.

Наталья,

Андрей, не надо грубить.

Сергей,

Андрей, видите ли в чём дело - Вы - безграмотный дебил-недоучка. И я объясню почему: В космосе нет воздуха, который мог бы поглощать излучение, а межзвёздный газ не настолько плотен, чтобы поглощать свет других галактик. Кроме того, при постоянном нагреве сплошным светом он бы сам начал светится согласно закону Стефана-Больцмана. А вселенная никогда и не была в "одной бесконечно малой точке" - эта точка вполне конечная - больше планковского размера.

Вячеслав,

>> Поскольку (по современным данным) более 13 млрд лет назад во Вселенной не было галактик и квазаров, самые далёкие звезды, которые мы можем наблюдать, расположены на расстояниях около 13 млрд. св. лет. Здесь небольшая неточность. На самом деле растояние до самых дальних наблюдаемых объектов во вселенной намного больше, чем 13 млрд. св. лет - где-то 46 млрд. св. лет.. Свет, испущенный самыми удалёнными наблюдаемыми объектами вскоре после Большого взрыва, прошёл до нас лишь 13,8 млрд световых лет, что значительно меньше, чем сопутствующее расстояние 46 млрд св. лет (равное текущему собственному расстоянию) до этих объектов, ввиду расширения Вселенной. Кажущееся сверхсветовое расширение горизонта частиц Вселенной не противоречит теории относительности, т.к. эта скорость не может быть использована для сверхсветовой передачи информации и не является скоростью движения в инерциальной системе отсчёта какого-либо наблюдателя.

Анатолий,

Сергей, 07.09.2017 08:21 Умник, именно из за межзвездного газа мы и не можем до сих пор рассмотреть гигантскую черную дыру в центре нашей галактики, о которой уже давно знаем.

Анатолий,

Итак, объяснение парадоксу Ольберса найдено: ночное небо только кажется темным. На самом деле оно наполнено светом всех когда-либо существовавших галактик, просто этот свет трудно обнаружить. Это фоновое излучение, пронизывающее каждый кубический сантиметр космического пространства, постоянно пополняется светом от вспышек сверхновых, ярким свечением облаков газа, сиянием новых звезд.

Добавить комментарий: