Почему в космосе темно? Причины явления
Одна из астрономических загадок, над которыми ученые ведут споры не одно тысячелетие, — почему в космосе всегда темно.
Известный специалист Томас Диггс, чьи годы жизни пришлись на XVI век, утверждал, что Вселенная бессмертна и бесконечна, в ее пространствах существует множество звезд, регулярно появляются новые. Но если верить этой теории, то в любое время суток небо должно быть ослепительно-ярким от их света. А в действительности все совершенно наоборот: днем все освещает одно солнце, а ночью небо темное, с еле заметными невооруженному взгляду точками звезд. Почему так происходит?
Почему солнце не может осветить космос?
Любой человек может увидеть солнце, которое днем освещает весь небосвод и окружающие предметы действительности. Но если бы мы могли просто так подняться на несколько тысяч километров вверх, то заметили все сильнее сгущающуюся темноту и яркие вспышки далеких звезд. И тут встает вполне закономерный вопрос: если Солнце светит, почему в космосе темно?
Опытные физики давно нашли ответ на этот вопрос. Весь секрет в том, что Землю окружает атмосфера, наполненная молекулами кислорода. Они отражают направленный в их сторону солнечный свет, действуя как миллиарды миниатюрных зеркал. Подобный эффект создает впечатление голубого неба над головой.
В космическом пространстве слишком мало кислорода, чтобы отражать свет даже от самого близкого источника, поэтому как бы сильно ни светило Солнце, его будет окружать пугающая черная мгла.
Парадокс Ольберса
Диггс размышлял о небе, покрытом бесконечным количеством звезд. Он был уверен в своей теории, но его сбивало с толку одно: если на небе множество звезд, которые никогда не заканчиваются, то оно должно быть очень ярким в любое время дня и ночи. В любом месте, куда падает человеческий взгляд, должна быть очередная звезда, но все происходит с точностью до наоборот. Этого он не понимал.
После его смерти об этом временно забыли. В XIX веке, при жизни астронома Вильгельма Ольберса, об этой загадке опять вспомнили. Его настолько взволновала эта проблема, что вопрос о том, почему в космосе темно, если светят звезды, назвали парадоксом Ольберса. Он нашел несколько возможных ответов на этот вопрос, но в конце концов остановился на той версии, которая говорила о пыли в космическом пространстве, которая плотным облаком закрывает свет большинства звезд, поэтому они не видны с поверхности Земли.
После смерти астронома ученые узнали, что от поверхности звезд отходят мощные излучения энергии, которые могут нагреть температуру окружающей пыли до такой степени, что она начнет светиться. То есть облака не могут стать помехой для звездного света. Парадокс Ольберса получил вторую жизнь.
Исследователи космических пространств пытались его изучить, предлагая другие варианты ответа на животрепещущий вопрос. Наиболее популярной была версия о зависимости звездного света от расположения его носителя: чем дальше звезда, тем слабее излучение от нее. Этот вариант не получил продолжения, так как звезд бесконечное множество, от них должно быть достаточно света.
Но каждую ночь небо темнеет. Другое поколение астрономов доказало, что Диггс и Ольберс ошибались в своих предположениях. Эдвард Гаррисон, известный исследователь космических явлений, стал создателем книги «Ночная тьма: загадка Вселенной». Он заложил в нее другую теорию, которой придерживаются по сегодняшний день. Если верить ей, то звезд не хватает для постоянного освещения ночного неба. На самом деле их ограниченное количество, они имеют свойство кончаться, как и наша Вселенная.
Бесконечное количество звезд — миф или реальность?
Существует математическая теорема: если взглянуть на вещество с ненулевой плотностью, которое находится в безграничном космическом пространстве, то в любом случае его можно увидеть через определенное расстояние. В том случае, когда космос бесконечен и наполнен звездами, взгляд, направленный в любую сторону, должен видеть очередную звезду.
Из этой же теоремы можно сделать вывод, что свет от звезд будет направлен во все стороны и достигнет земной поверхности независимо от их расположения. То есть безграничная Вселенная, наполненная постоянно сверкающими звездами, имела бы яркое небо в любое время суток.
Роль Большого Взрыва
На первый взгляд кажется, что подобная теория не находит подтверждения в реальной жизни. Человек не может увидеть все галактики с земной поверхности даже с помощью специальных приспособлений. Чтобы подтвердить их существование, ему пришлось выйти в космос, отдалившись от родной планеты на определенное расстояние.
Но ученые имеют свое мнение, которое основывается на Большом Взрыве — именно после него началось формирование планет. Да, за пределами Земли есть множество галактик и отдельных звезд, но их свет еще не достиг нас, так как с момента взрыва с астрономической точки зрения прошло не так много времени. Из этого следует, что процесс развития Вселенной еще не закончен, и космические процессы могут влиять на расстояние между планетами, отдаляя момент, когда их свет будет виден с земной поверхности.
Астрофизики считают, что причина Большого Взрыва в том, что в прошлом у Вселенной была более высокая температура и плотность. После взрыва показатели начали падать, что позволило запустить процесс формирования звезд и галактик, поэтому сегодня их не удивляет тот факт, почему в космосе темно и холодно.
Телескоп как способ увидеть прошлое звезд
Любой наблюдатель, находящийся на земной поверхности, может увидеть звездный свет. Но мало кто знает, что звезда послала нам этот свет в далеком прошлом.
Для примера можно вспомнить Андромеду. Если отправиться к ней с Земли, то путешествие займет 2 300 000 световых лет. Значит, свет, который она излучает, добирается до нашей планеты за этот промежуток времени. То есть мы видим эту галактику такой, какой она была два с лишним миллиона лет назад. И если вдруг в космическом пространстве произойдет катастрофа, которая уничтожит ее, то мы об этом узнаем через такой же промежуток времени. Кстати, свет Солнца доходит до поверхности земли через 8 минут после начала пути.
Современный процесс развития технологий затронул телескопы, позволяя сделать их более мощными, чем первые экземпляры. Благодаря этому свойству люди видят свет от звезд, который начал идти к Земле практически десяток миллиардов лет назад. Если вспомнить возраст Вселенной, составляющий 15 миллиардов лет, то цифра производит неизгладимое впечатление.
Настоящий цвет космоса
Только узкий круг специалистов знает о том, что с помощью электромагнитных приборов можно увидеть совершенно другие оттенки космоса. Все небесные тела и астрономические явления, включая вспышки сверхновых звезд и моменты удара друг о друга облаков, состоящих из газа и пыли, излучают яркие волны, которые могут уловить специальные устройства. Наши глаза не приспособлены для таких действий, поэтому людей удивляет, почему в космосе темно.
Если дать людям возможность видеть электромагнитный фон окружающей среды, то они бы увидели, что даже темное небо очень яркое и богатое на цвета — на самом деле черного пространства нигде нет. Парадокс в том, что в этом случае у человечества не появилось бы желания исследовать космическое пространство, и современные знания о планетах и далеких галактиках так и остались бы неизученными.
Источник
Как распознать планеты в ночном небе?
Когда вы смотрите на ночное небо, некоторые из «звезд», которые вы видите, не являются звездами. Это планеты.
Из восьми планет нашей Солнечной системы пять видны невооруженным глазом, исключая, конечно, Землю: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн.
Планеты выглядят как далекие звезды, но если мы знаем, что ищем, мы можем легко их обнаружить. Кроме того, поскольку эти планеты вращаются вокруг Солнца, их положение перемещается по небу в течение нескольких дней, месяцев или лет.
Фактически, их слежение и отслеживание на протяжении тысячелетий осуществлялось астрономами Рима и Древней Греции, которые видели в них богов.
Меркурий (у римлян, или Гермес у греков), планета, наиболее близкая к Солнцу и наиболее быстро движущаяся, была посланником богов, бродившим по небу между звездами.
Сатурн (у римлян, или Хронос у греков), видимая планета, наиболее удаленная от нас и, следовательно, также самая медленная для прохождения по небу, считалась божеством времени.
Марс (у римлян, или Арес у греков), заметно красный, был связан с войной (и две его луны, обнаруженные гораздо позже, были названы Фобосом, по Божеству страха, и Деимосом, олицетворяющим ужас).
Юпитер (у римлян, или Зевс у греков) был отцом и царем всех богов.
В этой статье мы дадим вам несколько советов, чтобы попытаться обнаружить планеты невооруженным глазом. Для некоторых планет это действительно не сложно!
Меркурий
Меркурий — самая близкая к Солнцу планета. Это иногда затрудняет наблюдение: Меркурий виден только ночью (обязательно), но, находясь близко к Солнцу, он виден и на небе. Поэтому он виден только сразу после захода солнца, но и не слишком рано, иначе свет солнца под горизонтом может замаскировать его. Также его можно увидеть прямо перед восходом солнца.
Когда он виден, Меркурий появляется относительно ярко, причем в плоскости эклиптики, то есть плоскости, содержащей все остальные планеты. Если вам удастся обнаружить Венеру (самую простую для обнаружения), у вас будет плоскость, и Меркурий тогда будет где-то на этой плоскости, рядом с Солнцем.
Как мы уже говорили, самая узнаваемая планета — Венера, о которой мы сейчас поговорим.
Венера
Венера, помимо Солнца и Луны, является самой яркой звездой на небе. Она настолько яркая, что ее регулярно путают с НЛО. Это потому, что Венера — самая близкая к нам планета, а ее поверхность очень хорошо отражает солнечные лучи.
Когда она видна на небе, Венера обычно является первой «звездой», видимой вечером, или последней, которая уходит утром, над горизонтом и на той стороне, где находится Солнце. Иногда это видно через полчаса после восхода солнца, когда солнце еще низко.
Длительность, в течение которой она видна, остается, тем не менее, значительно большей, чем у Меркурия: Венера видна до 3 часов после наступления темноты (или за 3 часа до восхода солнца), но вряд ли больше, потому что она также ложится спать.
И Венера, и Меркурий ближе к Солнцу, чем Земля. Поэтому их позиции на небе всегда близки к Солнцу. С заходом солнца на западе, если вы думаете, что видите Венеру на востоке вечером наблюдения, вы наверняка ошибаетесь: это не Венера. Если это особенно яркая звезда, есть шанс, что вы заметили Юпитер, который тоже очень яркий.
В любом случае если ночью на закате солнца или утром на восходе солнца вы видите необычайно яркую «звезду», то это определенно Венера.
Марс дальше от Солнца, чем Земля. Он всегда находится на плоскости эклиптики, которая содержит планеты и, следовательно, по оси, пересекающей небо, но эту планету можно увидеть в любом месте неба: как на стороне Солнца, так и на противоположной стороне. Поэтому его можно увидеть и посреди ночи, а не только во время захода и восхода нашей звезды, например, Венеры и Меркурия.
Марс прозван Красной планетой, и это не без оснований: Марс явно появляется на небе красным!
Этот цвет ему придает оксид железа, ржавчина, которая в целом красно-оранжевая и присутствует в больших количествах на поверхности планеты.
Марс — тоже небольшая планета, но близость к Солнечной системе означает, что он всегда хорошо виден, если, конечно, не скрыт Солнцем или за горизонтом.
Поскольку все планеты находятся на оси, пересекающей небо, нередки случаи, когда Марс иногда находится близко к Юпитеру, а иногда близко к Венере, иногда даже к Сатурну, а иногда в группах с Луной:
Планетарное соединение Марса, Юпитера и Сатурна с Луной, 20 марта 2020 года
В этих условиях легко увидеть эту светящуюся звезду рядом с очень яркой Венерой или Юпитером.
Наконец, и только для поэтической стороны, знайте, что когда вы наблюдаете планету Марс, есть небольшой шанс, что вас будут наблюдать обратно с Марса. Конечно, не марсиане или люди, а один из немногих марсианских роботов, которые годами пересекают его поверхность.
Эти роботы сделали несколько снимков и передали их на Землю, на которых изображена наша голубая планета на марсианском небе, также окрашенная в синий цвет из-за ее прекрасной атмосферы, в которой много CO2:
Земля сфотографирована с поверхности Марса
Марс на данный момент и по сей день является одним из двух миров, из которых была сделана фотография Земли с ее поверхности, первым из которых является Луна.
Юпитер
Огромная планета Юпитер (в 11 раз больше диаметра Земли, в 317 раз больше по массе) и ее относительная близость означают, что он всегда очень хорошо виден. Часто это четвертая яркая звезда на небе (после Венеры, Луны и Солнца). Юпитер не мерцает в небе, в отличие от звезд, и поэтому относительно узнаваем. Его видимый размер также является самым большим из всех видимых планет.
Как и Марс, Юпитер находится дальше от Солнца, чем от Земли. Поэтому Юпитер виден почти везде на оси планет и в любое время.
Наблюдая с помощью телескопа или даже хорошего бинокля, можно увидеть его большое красное пятно (если оно обращено к нам) и, возможно, четыре его самые большие луны: Ио, Ганимед, Европа и Каллисто.
Это галилейские луны, которые Галилею удалось наблюдать с помощью первого телескопа, который он изобрел (первоначально для военного флота) 400 лет назад. С тех пор вокруг Юпитера было обнаружено более 60 других лун, хотя они слишком малы, чтобы их можно было увидеть из дома.
Каждый из спутников — это отдельный мир. Особенно Европа, которая была бы хорошим кандидатом для приюта жизни, будучи согретой Юпитером. Ио, с другой стороны, настолько близко к своей планете, что он достаточно приливно-отливный, что является самой вулканически активной луной в Солнечной системе.
Если вы наблюдаете это в течение нескольких часов с помощью астрономического инструмента, вы сможете увидеть, как планета вращается, ее большое красное пятно появляется или исчезает, а ее спутники движутся по своей орбите.
Сатурн
Сатурн находится дальше, чем другие планеты, и также намного менее яркий. В зависимости от времени года он может быть даже затемнен или ослеплен Солнцем, что сделает невозможным его видеть в течение нескольких недель.
Сатурн наиболее яркий, когда его кольца также видны и освещены Солнцем, что увеличивает яркость всей планеты от Земли.
Это происходит, когда Сатурн и Земля находятся в оппозиции, т.е. по обе стороны от Солнца.
Как и другие планеты, Сатурн не излучает свет напрямую, а отражает свет Солнца. Поэтому он сияет иначе, чем другие звезды, не мерцая. Если вы привыкли к этому, то это относительно надежная подсказка, чтобы заметить планету.
Учитывая, что эта планета не является ни особенно окрашенной (она бледно-желтая), ни особенно яркой, обнаружить ее не так просто, как другие. Поэтому гораздо удобнее проверить его местоположение по (актуальной) небесной карте или специализированному приложению, а затем найти его.
А как же Уран? Нептун? А как же Плутон?
Уран слишком далеко, чтобы его можно было увидеть невооруженным глазом. Если мы знаем, где он находится, мы можем увидеть его с помощью телескопа, но он слишком далеко, чтобы что-то видеть.
Для Нептуна это еще сложнее. Эта планета, кстати, была обнаружена в результате вычислений до того, как была обнаружена с помощью телескопа: наблюдения Урана, похоже, показали нарушенную траекторию. Затем астрономы измерили возмущение на протяжении многих лет, выдвинули гипотезу о существовании новой планеты и начали вычисления ее положения (чтобы соответствовать аномалиям на орбите Урана). Он был обнаружен в 1846 году под одним углом от расчетного положения!
Наконец, для Плутона . эта бывшая планета — теперь «карликовая планета» — настолько далека от Солнца и от нас, что для его обнаружения требуется поисковый телескоп в несколько метров, и даже при этом его трудно различить. Его открытие датируется только 1930 годом.
Источник