Парадокс Ольберса

Почему ночное небо планеты Земля не является ослепительно ярким?

0

Парадокс Ольберса — это разгаданная загадка космологии. Ее ключевой вопрос звучал так — почему ночное небо не такое же яркое, как поверхность Солнца? Ведь именно так должно быть, если Вселенная бесконечно велика и равномерно заполнена звездами?

Парадокс Ольберса

Впервые этот вопрос был поднят еще в 1610 году, когда Иоганн Кеплер обсуждал его с Эдмундом Галлеем и Жаном Филиппом Луи де Шезо. В восемнадцатом веке про парадокс подзабыли. Но в девятнадцатом астроном и врач Генрих Ольберс вновь поднял этот вопрос…

Сегодня проблема полностью разрешена в рамках стандартной космологии и теории Большого взрыва. Согласно им Вселенная имеет конечный возраст (что предполагает некий горизонт пространства, за которым мы не можем ничего видеть), и содержит конечное количество звезд.

Детальный взгляд на парадокс

Является ли Вселенная бесконечной, или где-то начинается совершенно пустое пространство? И ничего больше нет за ее пределами? Ольберс утверждал, что Вселенная не может содержать бесконечно большое количество звезд и галактик. Ведь каждая звезда излучает свет. И независимо от того, как далеко находится от нее Земля, часть ее света достигнет нашей планеты. Но если бы Земля получала свет со всех сторон от бесконечного числа звезд, то ночное небо казалось бы ослепительно ярким. В каждом направлении, в каждой точке неба должна быть звезда. Небо должно в этом случае быть непрерывным источником света.

Но, как мы видим, на самом деле звезды вносят очень малый вклад в освещение Земли из космоса. Таким образом, согласно Ольберсу, звезд не может быть бесконечное множество. И Вселенная должна быть конечна.

Чем дальше звезда, тем меньшая доля ее света в конечном итоге достигает Земли. Количество этого света уменьшается пропорционально квадрату расстояния до звезды. Если бы Солнце было вдвое дальше от нас, света от него стало бы в четыре раза меньше. В три раза больше нынешнего расстояния — и света станет меньше в 9 раз. В четыре раза дальше — в 16.  И так далее…

Сферы Ольберса

На больших расстояниях количество звезд в единице объема считалось тогда достаточно постоянным. Ольберс рассмотрел вклад в освещение на Земле воображаемой тонкой сферической оболочки из звезд, в центре которой располагалась Земля. Таким образом, вся Вселенная была разделена на последовательность тонких сферических оболочек, каждая из которых охватывала все более крупные сферы. Ольберс рассчитал вклад типичной сферической оболочки, а затем суммировал вклады всех оболочек — от ближайших, непосредственно окружающих Землю, до самых далеких. Если бы Вселенная была бесконечной, самая внешняя оболочка была бы в бесконечности.

Парадокс заключался в том, что при уменьшении освещенности в соответствии с законом квадрата расстояния эти сферы становились больше. И содержали бы больше звезд. То есть количество звезд в каждой оболочке увеличивалось с увеличением квадрата расстояния. И если бы расстояние до самой отдаленной сферической оболочки было бесконечностью, результатом суммирования также была бы бесконечность. Ночное небо должно казаться равномерно ярким. Но ночью на Земле темно. И поэтому Ольберс пришел к выводу, что Вселенная конечна.

Два недостатка

Однако в его аргументации есть два недостатка, которые делают этот вывод неверным. Большая часть вещества в космосе имеет низкую температуру. И ничего не излучает. В частности, межзвездная пыль не излучает видимый свет. Но при этом поглощает его, и блокирует свет от более отдаленных звезд. Если бы межзвездной пыли не было, Земля получала бы гораздо больше света.

Другой недостаток теории Ольберса был обнаружен позже. Астрономы установили, что все отдаленные галактики удаляются от нашей. Этот факт доказывается красным смещением в их спектрах. И чем эти галактики дальше, тем быстрее их скорость. Некоторые наблюдаемые галактики отдаляются от нас со скоростью, близкой к скорости света.

Поэтому галактики могут простираться от нас до бесконечности. Скорость их удаления от нас вполне может превышать скорость света. Ведь удаляются они за счет расширения самого пространства. И испускаемые ими излучения никогда не достигнут нашей планеты.

И поэтому ни один из этих далеких источников света никогда не мог бы внести вклад в яркость ночного неба Земли…

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Этот сайт использует куки. Вы можете отказаться, если хотите ПринятьПрочитать больше

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: