sly2m (sly2m) wrote,
sly2m
sly2m

Почему ночью темно на пальцах™

Интересный вопрос - почему ночью темно? Как и все простые на первый взгляд вопросы, скажем, почему стекло прозрачное примерный правильный ответ не так уж и очевиден, а чтобы дать правильный и абсолютно полный ответ - и жизни может не хватить. Ибо самый главный принцип, который я осознал после многих лет увлечения физикой - на любой предмет или физический процесс единовременно влияют все известные и неизвестные законы и силы природы. Одно цепляется за другое, и докопаться до полной и абсолютной истины не получится никогда.

Но примерно, с некторыми приближениями и упрощениями, попытаться все-таки можно.

Сначала приведу неправильный ответ, который я нашел на YouTube. Видео стоит посмотреть, иначе не будет понятно, о чем же идет речь ниже.


Можно включить русские субтитры, нажав кнопку "СС" и выбрав язык субтитров Russian.



Ну, не то чтобы совсем неправильный. Это видео не дает верного ответа на вопрос "почему ночью темно", а пытается разрешить так называемый "фотометрический парадокс" (гуглится).

Действительно, к середине 19го века представления ученых о Вселенной заключались в том, что она стационарная, бесконечная во времени и пространстве и при этом равномерно заполнена звездами. В такой Вселенной куда не кинь взгляд, обязательно (ведь она бесконечна) в конце концов наткнешься на какую-нибудь звезду, а значит все небо должно пылать как поверхность Солнца. Чего не наблюдается, отсюда и парадокс.

Правильное решение этого парадокса появилось в 20х годах 20го века, после того, как астроном Эдвин Хаббл (человек и телескоп) обнаружил, что галактики разлетаются. Хотя, нелишне будет упомянуть, что сначала он обнаружил сами галактики, до Хаббла считалось, что наша галактика Млечный Путь и есть вся Вселенная.

А раз галактики разлетаются, значит раньше они были ближе, еще раньше еще ближе, и так родилась идея Большого Взрыва, а отсюда вытекает, что Вселенная не бесконечна во времени, но имеет начало (хоть при этом вполне может быть бесконечна в пространстве, про этот майндфак поговорим как-нибудь в другой раз), вот вам и разрешение фотометрического парадокса.

Плюс (это тоже показано в видео) раз галактики разлетаются, значит свет от них краснеет из-за допплеровского эффекта, и самые далекие таким образом переходят в инфракрасную область, невидимую человеческим глазом.

Кроме всего прочего, совсем-совсем далекие галактики вообще вылетают за горизонт событий и свет от них уже никогда не достигнет Земли, потому что на таких расстояниях пространство расширяется быстрее скорости света. Ему, пространству, это можно, никакого нарушения постулатов Эйнштейна тут не происходит, но об этом тоже не сейчас.

Все это хорошо и интересно и правильно, только вот нифига не имеет отношения к нашему изначальному вопросу - почему же ночью темно.

Как так? Сейчас объясню, что же происходит на самом деле, но начну несколько издалека.

Обычный человек, симпатичный, не глупый, но совершенно не разбирающийся во всех этих галактиках и допплеровских эффектах выходит безлунной ночью в поле и задирает голову к небу.

Что он там увидит? Галактики, квазары, сверхновые и нейтронные звезды? Нет.

Суровая правда жизни заключается в том, что невооруженным глазом данный человек со 100% зрением, темной-притемной ночью вдали от городов и засветки, увидит не более 6000 звезд. Все они - ближайшие к нам соседи по рукаву Персея, одному из спиральных рукавов Млечного Пути. Если ему очень повезет, он сможет так же заметить Туманность Андромеды. Это единственная галактика (кроме нашей) которая видна ночью невооруженным глазом в северном полушарии. В южном видны еще две галактики–сателлита, Большое и Малое Магеллановы облака.

Andromeda_Galaxy

Галактика Андромеды


Причем, что самое интересное, конкретно галактика Андромеды имеет редкое синее смещение, ибо это одна из немногих галактик, которая движется к нам, а не от нас. И через 5 миллиардов лет она столкнется с нашей, но это опять-таки, к вопросу не относится.

Все остальное, что человек может видеть на небе безлунной ночью - это звезды, скопления и туманности нашей галактики Млечный Путь. Исключительно нашей, кондовой местечковой галактики. Протяженность которой всего-то 100 000 световых лет, причем это полный диаметр, а невооруженным глазом видно лишь звезды из совсем небольшого участка размером меньше тысячи световых лет.

Естественно, все эти умопомрачительные эффекты красного смещения, разлета галактик, 14ти-миллиардной истории Вселенной совершенно не работают на таком небольшом участке космоса, в смысле никак не ощутимы простым человеческим глазом, ибо никаких галактик им и не видно вовсе.

Все остальные 1,000,000,000,000,000,000,000,000 (1024) звезд, которые предположительно существуют во Вселенной тупо слишком далеки и слишком тусклы, чтобы человек мог разглядеть их на фоне черного неба.

Почему? Потому что человеческий глаз и современный телескоп имеют весьма существенное различие.

Кроме того, что площадь зеркал современных телескопов никак не сравнится с размером человеческого зрачка, телескопы еще и работают "аддитивно". Они смотрят в одну точку неба (применяя при этом сложную систему компенсаторов, ибо небо движется вместе с вращением земли вокруг себя и Солнца) в течении долгого, долгого, долгого времени. Накапливают единичные фотоны, приходящие от далеких галактик, неделями, а иногда и месяцами. Но даже этого не хватает, приходится применять еще и сложные компьютерные эффекты наложения, чтобы в конечном итоге получить те самые великолепные картинки космоса, что мы так любим публиковать в своих бложиках.


Туманность Улитка


Человеческий мозг (ну, сначала глаз, а потом мозг) работает не так. Что попало в зрачок в данную секунду, то мы и видим. Галактики расположены от нас на чудовищных расстояниях. Свет от них бывает приходит всего по несколько фотонов в день. В наших, человеческих понятиях - они слишком тусклы для восприятия невооруженным глазом, для выделения их на практически таком же черном фоне космоса.

Это и есть причина— почему ночью темно, и мы не видим всех звезд Вселенной на небе одновременно. Потому что глаз не телескоп. Его чувствительности элементарно не хватает увидеть ВСЕ звезды на небе, даже если бы небо было стационарным и не существовало никаких красных смещений, разлетов галактик и Большого Взрыва.

Существует большое количество факторов, которые я не учитывал, как-то рассеяние света далеких звезд земной атмосферой, поглощение света (и его переизлучение в других частотных диапазонах) межзвездным газом, небесконечный цикл жизни звезд (даже если сама Вселенная существовала бы бесконечно), неравномерность распределения звезд на небе (они кучкуются по галактикам и можно доказать, что даже в бесконечной во времени и пространстве стационарной Вселенной, неравномерность распределения звезд может вести к черному небу, при соблюдении определенных отношений этой неравномерности) и так далее.

Но это уже если совсем глубоко копать, самый простой и понятный ответ на пальцах™ - "контрастности", ну, то есть светочувствительности человеческого глаза не достаточно, вот и все.
Tags: авторский материал, бесполезные знания, космос, на пальцах, наука
Subscribe

Posts from This Journal “на пальцах” Tag

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 32 comments