Дорога из светлого в космос

Удаленность звезд

Однако уже после смерти Ольберса было рассчитано, что звезды излучаемой ими энергией способны разогреть любую пыль так, что она сама начнет светиться.

Тогда ночное небо, казалось бы, светлым от светящейся пыли. Все вернулось на круги своя — да, парадокс. Ученые разрабатывали другие теоретические объяснения.

Например, удаленные звезды светят слабее, чем ближе расположенные, поэтому свет от далеких звезд или очень слаб или просто не виден. Однако это объяснение неудовлетворительно, потому что если звезд бесчисленное множество, то света все – таки должно хватить. Небо все равно должно быть светлым.

Почему космос черный несмотря на свет звезд

Таинственная чернота космоса — истинная загадка, о которой ученые спорили многие сотни лет. Почему звезды нашей Вселенной все вместе не светят ровным слепящим светом?

Почему космос черный именно ночью? Астроном Томас Диггс заинтересовался этим вопросом в 16 веке. Диггс был убежден, что Вселенная не имеет ни конца, ни края и бесконечно простирается во всех направлениях, что Вселенная существует вечно и пребудет вечно и что во Вселенной неисчислимое количество звезд.

Парадокс Ольберса

Если небо переполнено бесконечным числом звезд, размышлял он, то звезды должны быть везде, куда бы мы ни посмотрели. Покрытое удаленными солнцами небо ослепляло бы нас ярким светом. Но этого не происходит.

Диггс так и не решил эту головоломку. Немецкий астроном 19 века Вильгельм Ольберс тоже многие годы задавался этим вопросом. И проблема, отчего темным выглядит ночное небо, получила название «парадокс Ольберса».

Ольберс предложил несколько вариантов решения задачи, но потом отказался от них и решил, что причина в рассеянной в воздухе пыли. Он думал, что мы не можем видеть свет удаленных звезд, так как его поглощает пыль? Этот ответ означал, что существует бесконечное число звезд, закрытых пылевой вуалью.

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.

Человеческие ограничения

Помимо физических аспектов Вселенной (например, плотности вещества, скорости расширения), которые влияют на общую черноту пространства, существуют также ограничения нашего видения. Например, люди могут видеть свет только в видимом спектре. Однако в электромагнитном спектре видимый спектр представляет собой узкую полосу, ограниченную с одной стороны гамма-лучами, рентгеновскими лучами и ультрафиолетовыми лучами, а с другой стороны — инфракрасным излучением, радаром, микроволнами и радиоволнами.

Эти различные типы излучения (формы света) создаются по всей вселенной, но мы не можем физически увидеть этот свет без специализированных датчиков

Что еще более важно, в самом начале Вселенной — Большого взрыва — вся масса, которая сейчас присутствует, содержалась при почти бесконечной плотности и температуре, прежде чем она начала быстро расширяться наружу. Первоначально Вселенная была настолько нестабильной, что атомы даже не могли сформироваться

Таким образом, все это излучение, тепло и энергия, теоретически, будут равномерно распределяться по всей вселенной по мере ее расширения, а это означает, что мы должны испытывать и наблюдать ее со всех сторон, все время.

Как оказалось, за последние 13,8 миллиардов лет большая часть этой радиации «остыла», но не исчезла. Как упоминалось ранее, существует нечто, называемое Космическим микроволновым фоном, которое, по сути, является послесвечением Большого взрыва, и оно почти равномерно присутствует во всей вселенной. Это излучение очень холодное, с низким количеством энергии и, следовательно, не в видимом спектре света. Если бы люди могли видеть радиоволны такой низкой интенсивности так же, как мы видим видимый свет, небо было бы бесконечно освещено для нас. Однако то, как адаптировались наши способности зрения, основанные на качестве света, генерируемого нашей звездой, не позволяет нам видеть этот конкретный тип или диапазон излучения.

Сложности режима дня в космосе

Помещение для сна в космосе

Расписание дня и ночи в космосе сбивают с толку частые восходы солнца, на космической станции они происходят каждые  1,5 часа (это зависит от высоты орбиты). Такая скорость смены суточного времени, и отсутствие гравитации поначалу приводят к нарушению биоритмов астронавтов и ухудшению самочувствия. Чтобы оптимизировать график, они придерживаются земного часового распорядка. Это позволяет выделить необходимое время для полноценного сна. У иностранцев часто отсеками для отдыха служат помещения без иллюминаторов. Не видя бесконечные рассветы, человек не просыпается от яркого небесного светила. Российские же астронавты предпочитают полюбоваться красотами пространства за бортом перед тем, как лечь спать.

В космических аптечках всегда найдутся успокоительные и снотворные препараты. Без помощи медикаментов сложно уснуть на первых порах новичкам. Через некоторое время организм адаптируется и привыкает к особенностям «внеземной» жизни. Средняя продолжительность крепкого сна в космосе 4-5 часов. Из-за отсутствия мышечной усталости тело успевает восстановить силы в короткие сроки.

Парадокс Ольберса

Парадокс Ольберса

Если небо переполнено бесконечным числом звезд, размышлял он, то звезды должны быть везде, куда бы мы ни посмотрели. Покрытое удаленными солнцами небо ослепляло бы нас ярким светом. Но этого не происходит. Диггс так и не решил эту головоломку. Немецкий астроном 19 века Вильгельм Ольберс тоже многие годы задавался этим вопросом. И проблема, отчего темным выглядит ночное небо, получила название «парадокс Ольберса».

Ольберс предложил несколько вариантов решения задачи, но потом отказался от них и решил, что причина в рассеянной в воздухе пыли. Он думал, что мы не можем видеть свет удаленных звезд, так как его поглощает пыль? Этот ответ означал, что существует бесконечное число звезд, закрытых пылевой вуалью.

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.

Количество звезд

Однако каждый раз ночью небо упрямо темнеет. Значит, теория плоха. Но чем? Диггс, Ольберс и другие допускали, что в бесконечно большой Вселенной находится бесчисленное множество звезд. К сожалению, они ошибались. Астроном Эдвард Гаррисон из Массачусетского университета в Амхерсте написал книгу: «Ночная тьма: загадка Вселенной». Он утверждает, что количество звезд явно недостаточно для того, чтобы небо ночью было светлым. Ночное небо не освещено, потому что звезды так же, как и Вселенная, не продолжаются до бесконечности.

Интересный факт: небосвод Луны черен даже днем, потому что на Луне нет атмосферы, которая отражает и рассеивает солнечный свет.
Сколько звезд на небе?

С помощью самых мощных телескопов мы уже в состоянии разглядеть то место, где «кончаются» звезды. Свету необходимо миллионы лет, чтобы добраться до нас от дальних звезд. Отсюда ясно, что когда мы смотрим в небо, мы заглядываем в далекое прошлое. Мощнейшие телескопы позволяют увидеть свет, который начал свой путь к нам около 10 миллиардов лет назад.

Возраст нашей Вселенной около 15 миллиардов лет. Чем мощнее становятся телескопы, тем в более далекое прошлое можем мы заглянуть. Знаменитый американский автор фантастических стихов и рассказов Эдгар Аллан По заинтересовался чернотой ночного неба. В 1848 году он опубликовал философскую поэму в прозе «Эврика». Он писал, что в черноте космоса мы видим ничто, которое существует, прежде чем стать звездой. Гаррисон считает, что в основе рассуждения По, лежит верная идея. Сквозь черные провалы между звездами мы всматриваемся в начало Вселенной.

Вселенная конечна

Когда самые мощные телескопы смотрят в просторы космоса, они, по сути, оглядываются назад во времени. Мы можем видеть 46 миллиардов световых лет в каждом направлении, в то время как у любого источника света за пределами этого расстояния не было достаточно времени, чтобы добраться до нас.

Даже когда мы фокусируем эти невероятно мощные телескопы в крошечной точке пространства, которая кажется абсолютно черной, свет все равно достигает нашего оборудования наблюдения, и мы находим еще больше звезд и галактик. Количество звезд и галактик ошеломляет, и нашим мозгам трудно даже понять. Галактические расстояния почти немыслимы, поэтому во всех смыслах и целях Вселенная часто кажется бесконечной.

Однако, как отметили многие эксперты, и как показали мысленные эксперименты, если бы наша вселенная была поистине бесконечной, то, если бы вы посмотрели достаточно далеко и долго в какой-то одной точке пространства, в конце концов вы бы приземлились на источник света, даже если бы он был на другой «стороне» вселенной. Тем не менее, мы видим, что это не так, и, учитывая наше понимание Большого взрыва, ускоряющегося расширения и космического микроволнового фона, преобладает мнение, что вселенная на самом деле конечна.

Если бы вселенная была бесконечной, то мы бы никогда не увидели пустое пространство (черного цвета) между галактиками и звездами. Каждая точка тьмы будет заполнена звездами или галактиками на бесконечном диапазоне расстояний и глубин.
В случае бесконечной вселенной наше ночное небо будет постоянно освещено, что, как мы знаем, не так. Опять же, основываясь на огромных, неуклюжих пропорциях Вселенной, хотя она заполнена триллионами звезд и сотнями миллиардов галактик, подавляющее большинство полностью пусто. Хотя это может быть трудно осмыслить, некоторые эксперты считают, что плотность вещества во Вселенной составляет примерно один атом водорода на кубический метр! Если мы представим всю вселенную в кубе размером с картонную коробку, и все звезды, галактики, планеты, астероиды и луны будут эквивалентны одному атому водорода в этой коробке, вы сможете начать понимать, насколько пусто пространство и, следовательно, «без света».

Хотя вне всякого сомнения существует” большая » вселенная за пределами того, что мы можем наблюдать в настоящее время, у нас не было достаточно времени для того, чтобы свет от этих небесных тел достиг нас после Большого Взрыва. Что еще более интересно, из-за ускоряющегося расширения Вселенной не только небесные тела и галактики движутся от нас почти со скоростью света (на самых дальних краях вселенной), но и пространство между этими телами также расширяется с быстрой скоростью. Это означает, что край вселенной постоянно удаляется от нас и, фактически, движется быстрее скорости света! Это означает, что даже через миллиарды лет ночное небо по-прежнему будет черным, поскольку наше зрение никогда не сможет догнать самые дальние точки во вселенной.

Звезды в телескоп, или общее количество звезд на небе

Однако человечество уже давно нашло способ обойти ограничения собственного зрения. Множество мощных телескопов на Земле и в космосе ежедневно отодвигают видимые границы пространства, открывая новые звезды и галактики. Даже самый обычный бинокль дает возможность увидеть дополнительные 200 тысяч звезд. А дешевый телескоп открывает в 10 раз больше светил!

Разумеется, мы не можем увидеть все звезды во Вселенной. Центр нашей галактики является непреодолимой преградой, которая закрывает от нас часть Млечного пути, а облака космической пыли поглощают все лучи, кроме инфракрасных. И хотя астрономы с этим борются — так, телескоп Джеймс Уэбб проникнет через те препятствия, которые раньше считались непреодолимыми — Вселенная остается ограниченной. Хотя бы по видимости — максимальное расстояние, на которое мы можем заглянуть, составляет 45,7 миллиарда световых лет.

Галактический центр (в инфракрасном диапазоне)

Подведем итоговый счет. В нашей галактике существует примерно от 100 до 400 миллиардов звезд. По версии телескопа «Хаббл», сейчас найдено около 100 миллиардов галактик, и считается, что вскоре их будет найдено еще 100 миллиардов. Нашу галактику традиционно признают средней по количеству вмещаемых звезд — существуют объекты и крупнее, и меньше размером.

Давайте воспользуемся известными числами и подсчитаем количество звезд на небе вместе. У нас есть 100 миллиардов галактик, в каждой из которых содержится 100–400 миллиардов звезд. Умножим 1011 на 1011 — получается 1022 звезд, 10000000000000000000000 звезд на небе. И это только минимальная оценка! Если галактик или звезд окажется больше, число вырастет на порядки.

Из-за всех этих условностей и неточностей астрономы редко берутся давать точную оценку количеству звезд на небе. Их попросту слишком много, и не все можно четко увидеть и отделить от остальных. Особенно в отдаленных галактиках — часто они сами выглядят как одна тусклая звезда.

Какой может быть жизнь за пределами Земли?

Начнем с того, что на одной только нашей планете существуют, без малого, миллионы видов живых существ. Если хорошенько подумать, то довольно трудно представить себе, что медузы, водоросли, жуки, губки, змеи, кондоры и гигантские секвойи родом с одной планеты. Многообразие форм и разновидностей живых организмов на Земле позволяет предположить насколько удивительной может быть жизнь в других мирах. Мы предполагаем это исходя из того, что жизнь появилась благодаря взаимодействию четырех химических элементов — водорода, гелия, кислорода и углерода. Поэтому очень вероятно, что если мы когда-нибудь найдем жизнь за пределами Земли, она будет состоять из похожей смеси элементов. Тем не менее, если инопланетная жизнь хоть как-то сопоставима с жизнью на нашей планете, разум, похоже, встречается редко. По некоторым оценкам, за всю истории Земли на ней существовало более 10 миллиардов видов. Следовательно, можно предположить, что таким же разумным как Homo Sapiens окажется лишь 1 из 10 миллиардов всех внеземных видов живых организмов, не больше. И это не говоря о шансах на то, что у этих разумных существ есть высокие технологии и желание наладить межзвездную связь.

Но если такая цивилизация все-таки существует, то можно ли с ней связаться? Астроном Карл Саган всю свою жизнь посвятил изучению космоса. Одной из работ Сагана является научно-фантастический роман “Контакт”, в котором ученый описывает наиболее вероятный с точки зрения науки контакт с представителями внеземных цивилизаций — он состоится с помощью радиоволн. Дело в том, что радиоволны способны пересекать галактику беспрепятственно, пронизывая и межзвездный газ и облака космической пыли. Однако есть одно “но” — земляне разобрались в устройстве и применении электромагнитного спектра совсем недавно, чуть менее века назад. Это несколько уменьшает шансы на то, что мы поймаем инопланетный сигнал.

Такими инопланетян изобразили создатели “Секретных материалов”. У режиссеров и сценаристов других голливудских фильмов и сериалов, похоже, проблемы с фантазией

Гораздо более вероятно, все же, обнаружить во Вселенной простые, неразумные следы жизни. А это более чем реально, так как прямо у нас под носом находятся Марс, Энцелад и Титан. В ближайшие несколько лет NASA отправят к ним сразу несколько аппаратов, основная задача которых — поиск внеземной жизни. Некоторые астрофизики убеждены, что в течение ближайших десятилетий мы найдем жизнь за пределами Земли. И это в любом случае станет сенсацией.

Карта дорог из Светлого в Космос на машине

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.

Удаленность звезд

Удаленность звезд

Однако уже после Ольберса было рассчитано, что звезды излучаемой ими энергией способны разогреть любую пыль так, что она сама начнет светиться. Тогда ночное небо, казалось бы, светлым от светящейся пыли. Все вернулось на круги своя — да, парадокс. Ученые разрабатывали другие теоретические объяснения. Например, удаленные звезды светят слабее, чем ближе расположенные, поэтому свет от далеких звезд или очень слаб или просто не виден. Однако это объяснение неудовлетворительно, потому что если звезд бесчисленное множество, то света все – таки должно хватить. Небо все равно должно быть светлым.

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.

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.