Каждый человек хотя бы раз в жизни задумывался над причиной темноты в ночное время суток. В основном подобными вопросами задаются дети, хотя и взрослым наверняка интересен ответ.
Наиболее простое объяснение
Вряд ли ребенок захочет выслушивать длительную лекцию о том, что наша Вселенная состоит из множества звезд, которые отдалены с разной силой от Земли и т.д. и т.п. Лучший ответ будет коротким.
В связи с тем, что Земля постоянно вращается вокруг своей оси, она с определенной периодичностью бывает повернута к солнцу либо одной, либо другой стороной. Та сторона, которая обращена к сияющей звезде «лицом», будет освещаться. Соответственно на ней будет день. Другая же сторона, которая в этот момент скрыта от лучей солнца будет находиться под покровом ночи. На ней будет темно.
А что на самом деле?
Каждое мгновение солнце освещает своими лучами как раз ту сторону планеты Земля, которая в этот момент обращена к нему. За время в 24 часа (сутки) наша планета совершает вокруг своей оси полный оборот. Именно поэтому всем кажется, что солнце совершает движение по небосводу, а постепенно скрываясь за горизонтом оно вызывает наступление вечера, а потом и ночи.
Кроме солнца во вселенной есть множество других светил. Например, те же звезды. Днем их не видно, потому что светит солнце и заглушает их свечение. Но что мешает им ночью, когда солнце спряталось за горизонт, освещать Землю? Каждая звезда представляет собой раскаленный шар внушительных размеров. Да, неоспорим тот факт, что звезды располагаются намного дальше, чем солнце, которое является самой близкой к нашей планете сияющей звездой. За счет большой отдаленности огромное количество звезд людям кажутся чрезмерно маленькими, а то и вовсе не заметными.
С другой стороны, если считать, что наша Вселенная заполнена звездами равномерно, то взгляд человека (независимо от того, в какую точку он направлен) должен обязательно натолкнуться на какую-нибудь звезду. Из этого следует, что темных мест или пустот на небе быть не должно. Однако, световая энергия, которая исходит от звезды, с расстоянием уменьшается и та площадь, которую занимает непосредственно каждая звезда на небе, уменьшается в пропорциональных величинах. Соответственно, яркость звезды независимо от ее удаленности от Земли сохраняется.
Теории учёных о звёздном небе
Первым, кто обратил внимание на проблему ночной темноты, был Иоганн Кеплер. Он считал, что темнота по ночам является прямым доказательством того, что Вселенная не бесконечна и имеет определенные границы. Как говорил Кеплер, если бы Вселенная была бесконечной, то тогда все небо должно было быть полностью покрыто массой сияющих звезд, таких же ярких, как и само солнце.
В современном мире астрономии и физики такая проблема стала называться «парадокс Ольберса» в честь Генриха Ольберса, немецкого астронома. В 1823 году он вновь затронул дискуссию, которая разгорелась еще ранее вокруг этого вопроса. Ученый выдвинул свою теорию, которая заключалась в следующем. Энергия света, которую излучают звезды, не доходит в полной мере до нашей планеты по той причине, что ее поглощает космическая пыль. Эта идея, как считал Ольберс, оставляла право на существование теории о бесконечности Вселенной. И все-таки астроном заблуждался. По расчетам свет от звезды должен был бы настолько разогревать пыль в космосе, что она светилась бы не хуже самой звезды.
В свое время Кеплер настолько яростно выступал за идею конечности Вселенной, и выглядело это настолько убедительно, что астрономы практически до начала 20 столетия непоколебимо верили, что Млечный путь представляет собой своеобразный остров звезд, который окружен пустотой со всех сторон. Только в 20-х годах прошлого века обнаружили, что те слабые туманности, которые наблюдались раньше среди звезд в Млечном пути, есть не что иное, как отдаленные галактики, а не скопление пыли или газов. И эти галактики так же как и Млечный путь состоят из колоссального количества звезд. Значит, с наружной стороны Млечного пути пустоты нет, она заполнена другими космическими телами.
Поскольку Вселенная неравномерно заполнена звездами, то, очевидно, что в каких-то промежутках звезды будут располагаться плотнее и образовывать галактики. Последние, в свою очередь, формируют галактические скопления. Но если даже представить, что все звезды располагаются со средней плотностью по всему расстоянию Вселенной, то гипотеза Кеплера будет оставаться в силе. То есть, куда бы ни был направлен человеческий взгляд, он в любом случае наткнется на какую-нибудь звезду.
Хотя в этом случае следует учитывать одно ключевое обстоятельство. Звезды расположены от Земли на огромном расстоянии. И даже если взять средний показатель этого расстояния, то получится около 1023 световых лет. Именно столько потребуется времени, чтобы звездный свет добрался до нашей планеты. В то же время Вселенная по представлениям современных астрономов существует только 14 млрд. лет. Это намного меньше, чем 1023 лет. Так что исходя из этого можно говорить, что мы наблюдаем только те звезды на небе, которые располагаются от Земли не далее, чем за 14 млрд. световых лет, которые необходимы, чтобы свет успел дойти от них к нам в период существования Вселенной. Другие звезды, расположенные намного дальше, излучают свет, но он находится еще в стадии «путешествия».
Вот и получается, что та часть Вселенной, которая доступна для наблюдения человеком, в десять биллионов раз меньше, нежели необходимо для того, чтобы она осветила ночной небосвод Земли в полной мере.
Если же кто-то спросит, будет ли светло ночью, когда свет от невидимых нам еще звезд наконец-то дойдет до Земли, то ответ также будет отрицательным. К тому времени как это наступит, звезды нашей вселенной уже погаснут. Иными словами, для того, чтобы полностью осветить пространство на небосклоне, в космосе нет достаточного количества материи.
