Одна з астрономічних загадок, над якими вчені ведуть суперечки не одне тисячоліття, – чому в космосі завжди темно.
Відомий фахівець Томас Діггс, чиї роки життя припало на XVI століття, стверджував, що Всесвіт безсмертна і безмежна, її просторах існує безліч зірок, регулярно з’являються нові. Але якщо вірити цій теорії, то в будь-який час доби небо повинно бути сліпучо-яскравим від їх світла. А насправді все зовсім навпаки: вдень все висвітлює одне сонце, а вночі небо темне, з ледве помітними неозброєним поглядом точками зірок. Чому так відбувається?
Чому сонце не може висвітлити космос?
Будь-яка людина може побачити сонце, яке днем висвітлює весь небосхил і навколишні предмети дійсності. Але якщо б ми могли просто так піднятися на кілька тисяч кілометрів вгору, то помітили все сильніше сгущающуюся темряву і яскраві спалахи далеких зірок. І тут постає цілком закономірне питання: якщо Сонце світить, чому в космосі темно?
Досвідчені фізики давно знайшли відповідь на це питання. Весь секрет у тому, що Землю оточує атмосфера, наповнена молекулами кисню. Вони відображають спрямований у бік сонячне світло, діючи як мільярди мініатюрних дзеркал. Подібний ефект створює враження блакитного неба над головою.
У космічному просторі дуже мало кисню, щоб відбивати світло навіть від самого близького джерела, тому як би сильно світило Сонце, його буде оточувати страшна чорна імла.
Парадокс Ольберса
Діггс розмірковував про небо, вкритому нескінченною кількістю зірок. Він був упевнений у своїй теорії, але його збивало з пантелику одне: якщо на небі багато зірок, які ніколи не закінчуються, то воно має бути дуже яскравим в будь-який час дня і ночі. В будь-якому місці, куди падає людський погляд, повинна бути чергова зірка, але все відбувається з точністю до навпаки. Цього він не розумів.
Після його смерті про це тимчасово забули. У XIX столітті, за життя астронома Вільгельма Ольберса, про цій загадці знову згадали. Його настільки схвилювала ця проблема, що питання про те, чому в космосі темно, якщо світять зірки, назвали парадоксом Ольберса. Він знайшов кілька можливих відповідей на це питання, але врешті-решт зупинився на тій версії, яка говорила про пилу у космічному просторі, яка щільним хмарою закриває світло більшості зірок, тому вони не видимі з поверхні Землі.
Після смерті астронома вчені дізналися, що від поверхні зірок відходять потужні випромінювання енергії, які можуть нагріти температуру навколишнього пилу до такої міри, що вона почне світитися. Тобто хмари не можуть стати перешкодою для зоряного світла. Парадокс Ольберса отримав друге життя.
Дослідники космічних просторів намагалися його вивчити, пропонуючи інші варіанти відповіді на важливе питання. Найбільш популярною була версія про залежність зоряного світла від розташування його носія: чим далі зірка, тим слабкіше випромінювання від неї. Цей варіант не отримав продовження, так як зірок нескінченна безліч, від них повинно бути достатньо світла.
Але кожну ніч небо темніє. Інше покоління астрономів довело, що Діггс і Ольберс помилялися в своїх припущеннях. Едвард Гаррісон, відомий дослідник космічних явищ, став творцем книги “Нічна темрява: загадка Всесвіту”. Він заклав у неї іншу теорію, якої дотримуються по сьогоднішній день. Якщо вірити їй, то зірок не вистачає для постійного освітлення нічного неба. Насправді їх обмежену кількість, вони мають властивість кінчатися, як і наш Всесвіт.
Нескінченна кількість зірок – міф чи реальність?
Існує математична теорема: якщо поглянути на речовину з ненульовою щільністю, яке знаходиться в безмежному космічному просторі, то в будь-якому випадку його можна побачити через певну відстань. У тому випадку, коли космос безкінечний і наповнений зірками, погляд, спрямований в будь-яку сторону, повинен бачити чергову зірку.
З цієї теореми можна зробити висновок, що світло від зірок буде направлений у всі сторони і досягне земної поверхні незалежно від їх розташування. Тобто безмежний Всесвіт, постійно наповнена блискучими зірками, мала б яскраве небо у будь-який час доби.
Роль Великого Вибуху
На перший погляд здається, що подібна теорія не знаходить підтвердження в реальному житті. Людина не може побачити всі галактики з земної поверхні навіть за допомогою спеціальних пристосувань. Щоб підтвердити їх існування, йому довелося вийти в космос, віддалившись від рідної планети на певну відстань.
Але вчені мають свою думку, яка грунтується на Великому Вибуху – саме після нього почалося формування планет. Так, за межами Землі є безліч галактик і окремих зірок, але їх світло ще не досяг нас, так як з моменту вибуху з астрономічної точки зору пройшло не так багато часу. З цього випливає, що процес розвитку Всесвіту ще не закінчений, і космічні процеси можуть впливати на відстань між планетами, віддаляючи момент, коли світло буде видно з земної поверхні.
Астрофізики вважають, що причина Великого Вибуху у тому, що в минулому у Всесвіті була більш висока температура і щільність. Після вибуху показники почали падати, що дозволило запустити процес формування зірок і галактик, тому сьогодні їх не дивує той факт, чому в космосі темно і холодно.
Телескоп як спосіб побачити минуле зірок
Будь-який спостерігач, що знаходиться на земній поверхні, може побачити зоряне світло. Але мало хто знає, що зірка послала нам цей світ у далекому минулому.
Для прикладу можна згадати Андромеду. Якщо відправитися до неї з Землі, то подорож займе 2 300 000 світлових років. Значить, світ, який вона випромінює, добирається до нашої планети за цей проміжок часу. Тобто ми бачимо цю галактику такою, якою вона була два з гаком мільйона років тому. І якщо раптом в космічному просторі станеться катастрофа, яка знищить її, то ми про це дізнаємося через такий же проміжок часу. До речі, світло Сонця доходить до поверхні землі через 8 хвилин після початку шляху.
Сучасний процес розвитку технологій торкнувся телескопи, дозволяючи зробити їх більш потужними, ніж перші примірники. Завдяки цій властивості люди бачать світло від зірок, який почав йти до Землі практично десяток мільярдів років тому. Якщо згадати вік Всесвіту становить 15 мільярдів років, то цифра справляє незабутнє враження.
Справжній колір космосу
Тільки вузьке коло фахівців знає про те, що з допомогою електромагнітних приладів можна побачити зовсім інші відтінки космосу. Всі небесні тіла і астрономічні явища, включаючи спалаху наднових зірок і моменти удару один об одного хмар, що складаються з газу і пилу, випромінюють яскраві хвилі, які можуть вловити спеціальні пристрої. Наші очі не пристосовані для таких дій, тому людей дивує, чому в космосі темно.
Якщо дати людям можливість бачити електромагнітний фон навколишнього середовища, то вони б побачили, що навіть темне небо дуже яскраве і багате на кольори – насправді чорного простору ніде немає. Парадокс в тому, що в цьому випадку у людства не з’явилося б бажання досліджувати космічний простір, і сучасні знання про планети і далеких галактиках так і залишилися невивченими.
