Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему космос чёрного цвета?
Что ж, на это есть две причины.
Начнем с парадокса Ольберса.
Некоторые из вас могут ответить на данный вопрос: «Ну, между звездами ничего нет, поэтому и космос чёрного цвета, источника света же нет». На краю Вселенной это утверждение могло бы быть правдой.
Но на изображениях Hubble Deep field - которые являются одними из самых грандиозных снимков всех времен - мы можем смотреть на безобидный участок пустого пространства и при этом находить на нем различные источники света, такие как звезды и галактики.
Но даже здесь кажется, что между этими объектами есть промежутки. А как мы знаем, галактики не являются твердым телами, и источники света в них находятся на огромном расстоянии друг от друга, даже между наиболее плотно расположенными звездными скоплениями. И чем дальше эти источники света, тем тусклее они нам кажутся, поскольку меньше света от этого источника достигает наших глаз из-за закона обратных квадратов.
Представьте себе сферу вокруг источника света. Давайте сосредоточимся на данной области (на изображении). Интенсивность света, достигающего этого участка, уменьшается в зависимости от длины радиуса, потому что чем дальше свет должен пройти, тем больше он распространяется по большей площади поверхности, что означает, что его интенсивность для наблюдателя уменьшается.
Однако, если бы мы жили в статической Вселенной с бесконечным количеством звезд, во Вселенной, которая не расширяется, не имеет начала и конца, все небо было бы таким же ярким, как поверхность звёзд. Эта концепция известна как парадокс Ольберса.
Не имеет значения, куда именно вы смотрите на небо, в бесконечной Вселенной в этой точке будет источник света, и каждый миллиметр в небе будет покрыт звездой, находящейся на том или ином расстоянии от вас.
Но вы можете спросить, а что насчет туманностей, которые закрывают вид на звезды позади них? В бесконечной Вселенной они будут такими же яркими, как звезды, поскольку они отражают свет.
Это одно из величайших доказательств того, что вселенная, в которой мы живем имеет начало и, возможно, конец. Это также свидетельство расширения Вселенной. Константа Хаббла показала, что Вселенная расширяется примерно со скоростью 70 км/с на каждый мегапарсек.
Учитывая те факты, что возраст Вселенной, составляет примерно 13,8 миллиарда лет, что она динамична и расширяется, это означает, что вокруг нас на Земле есть огромная сфера, за пределы которой мы не можем ничего увидеть, потому что галактики, находящиеся за пределами этой сферы удаляются от нас быстрее скорости света.
Это означает, что даже с телескопом, способным к бесконечному увеличению, на нашем небе были бы области космоса, которые с нашей точки зрения вообще ничего не содержат.
Галактики, которые мы можем видеть, имеют еще одну заметную характеристику: чем дальше они от нас, тем более красный оттенок они принимают.
Далекие галактики становятся краснее из-за того, что световые волны растягиваются в результате расширения Вселенной в процессе, известном как красное смещение. Красное смещение галактик может стать настолько экстремальным, что свет, излучаемый в видимом спектре света за миллиарды световых лет от нас, растягивается так сильно, что в конечном итоге достигает нас в виде инфракрасных волн, недоступных для нашего восприятия.
Все это хорошо подводит ко второму пункту ответа на вопрос, почему же ночное небо черное. Это связано с нашими глазами.
Человеческие глаза хорошо приспособлены к жизни на Земле. Днем мы можем отлично все рассмотреть, но вы можете заметить, что ночью без источников света, все становится не только темнее, но и более монохромным. Хотя вы можете видеть очертания предметов, а также знать, где вы находитесь в комнате, вам будет трудно ответить на вопрос, какого они цвета.
Однако, стоит вам взять в руки камеру и использовать длинную выдержку, как фотоаппарат зафиксирует, что все эти объекты на самом деле все еще отражают цвета. Зная это сейчас, вы, возможно, не удивитесь, узнав, что то же самое происходит с нашим ночным небом.
Для наших глаз оно слишком тусклое, чтобы распознать его цвета, но воспользуйтесь фотоаппаратом с высокой экспозицией, и вы увидите, что рэлеевское рассеяние, или процесс, который делает наше небо голубым, все еще происходит ночью, вы просто не можете этого увидеть.
Это означает, что ночное небо по-прежнему остается голубым!
Таким образом, понимание того, почему ночное небо кажется для нас чёрным, на самом деле может ответить на некоторые из великих вопросов, например, расширяется ли Вселенная? Происходит ли красное смещение света? Без этого не имело бы значения: какого цвета наша небо или какого цвета космос, потому что независимо от дня или ночи, небо пылало бы светом каждой звезды во Вселенной.
Вы также можете посмотреть видео на нашем канале на эту тему: