почему ночью так темно
Почему ночью темно?
Что еще не было учтено в нашей модели Вселенной? Может быть, Вселенная не бесконечна в пространстве? или во времени? Может быть, она сжимается или расширяется? Или звезды во Вселенной, на самом деле, распределены не равномерно?
Правильное (по современным представлениям) решение фотометрического парадокса впервые было предложено Эдгаром Алланом По, американским писателем, в одной из его поэм. Эдгар По предположил, что некоторые звезды находятся так далеко, что их свет еще не успел до нас дойти, а значит и то, что Вселенная – конечна во времени! Первым же профессиональным ученым, предложившим верное решение парадокса, стал Иоганн Медлер, немецкий астроном. В 1861 году он писал: «Скорость света конечна; конечное время прошло от начала Творения до наших дней и мы, следовательно, можем наблюдать небесные тела только до расстояния, которое свет прошел в течение этого конечного времени». Именно в этой фразе и содержится решение парадокса: до нас дошел еще не весь свет, потому что «конечное время прошло от начала Творения до наших дней» а также потому, что скорость света не бесконечна. Позже британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) проделал математические выкладки, подтверждающие такое решение фотометрического парадокса.
Теперь мы знаем правильный ответ на вопрос «Почему ночью темно?», а сам вопрос оказался не таким уж простым, как можно было подумать вначале.
Использованная Литература:
Решетников В. П. «Почему небо темное. Как устроена Вселенная», издательство «Век-2», 2012 год.
Почему ночью бывает темно: вращение Земли вокруг своей оси и Солнца
Земля – планета, совершающая повороты вокруг Солнечного светила. Также она совершает движение вокруг собственной оси. Эти повороты сложные, до конца не исследованные. Несмотря на сложности определения вращений, ученым удалось установить, почему ночью бывает темно.
С Земли кажется, что миры вращаются вокруг нас. Если ежедневно в одно и то же время вставать в одном и том же месте, то можно увидеть, как движутся звезды по небу, как проходит Солнце по нему. В такие моменты кажется, что наша планета – центр мироздания.
Вокруг Солнца
Как уже было сказано, всегда происходит вращение Земли вокруг самой яркой звезды нашей солнечной системы, и одновременно совершаются обороты вокруг собственной оси.
Оборот вокруг светила планета совершает за триста шестьдесят пять дней и шесть часов. Чтобы было удобнее считать даты, был введен календарный год, равный 365 дням. И раз в четыре года, когда из шести часов накопится двадцать четыре, добавляется еще один день. Этот год получил название «високосный», а новый день прибавляется к февралю.
Обращение земной оси к Солнцу
Границей света является параллель 66 с. ш. С этой отметки начинается в северной части полярный день. В это же время на всей территории южнее экваторной линии и до 66 ю. ш. день короткий, а ночь длинная. За границей южной части наступает полярная ночь.
Во время зимнего солнцестояния земная ось обращается к светилу южным концом. И, соответственно, солнечные лучи падают на южные широты. С этого дня на параллелях южнее экватора дни становятся длинными, а ночи короткими. На южном полярном круге начинает править полярный день.
На всех частях севернее линии экватора дни короче ночи, а на северном полярном круге глубокая ночь.
Полярные круги – это границы полярного дня и ночи, которые продолжаются от одних до 178 суток. На все время полярной ночи Солнце заходит за горизонт. Во время полярного дня Солнце светит и не прячется за горизонтом.
Вращение вокруг себя
Земля вращается вокруг себя, совершая полный оборот за сутки. Планета вращается с востока на запад, поэтому Солнце восходит на востоке и садится на западе.
Повороты планеты вокруг себя позволяют понять, почему ночью бывает темно и светило прячется за горизонтом. Именно появление Солнца и его опускание является причиной смены дня и ночи.
Так почему ночью бывает темно, и где в это время свет? Одна часть планеты постоянно обращена к Солнцу. И на той ее части, куда попадают солнечные лучи, наблюдается день. На противоположной (темной стороне), до которой свет не достает, наблюдается ночь. Во время вращения солнечный свет постепенно проникает на те участки, которые до этого момента были темными, а с тех, где было светло, Солнце уходит. С Земли это явление наблюдается в виде заката и рассвета.
Вращение планеты вокруг себя, во время которого она подставляет поочередно разные участки под солнечные лучи, отсчитывает земные сутки и меняет день на ночь. В то время, когда Солнце не светит на западную часть планеты, оно освещает восточную. Исходя из этого, в первой части будет ночь, а в другой – день. Вот почему ночью бывает темно.
Вращение вокруг галактики
Земля располагается в Солнечной системе, которая находится в галактике Млечный Путь. Свое название она получила за особый внешний вид: на ночном небе она выглядит как разлитое молоко. На самом деле, белая полоса – это скопление миллионов звезд.
Галактика имеет спиралевидную форму. По современным подсчетам, наша Солнечная система находится ближе к краю галактики, в одном из ее рукавов. Она совершает движение по спирали вокруг центра галактики. По подсчетам, полный поворот вокруг центра спираль Млечного Пути совершает примерно за 225 млн лет.
Ученые о галактическом вращении
Ученые считают, что это вращение вокруг центра галактики должно каким-то образом сказываться на нашем существовании и на всех планетах Солнечной системы. Однако данных о том, какие именно события влекут за собой полные обороты, пока нет. Это связано с малым возрастом человечества, исчисляется он всего десятками тысяч лет, а серьезные наблюдения за космосом и происходящими в нем явлениями ученые совершают только несколько столетий.
Вывод
Земля движется вместе с нашей Солнечной системой вокруг центра нашей галактики. Один полный поворот совершается примерно за 225 миллионов лет. Одновременно Земля всегда вращается вокруг нашего светила. Причем, во время вращения планета то удаляется, то приближается к нему. Из-за этого явления люди наблюдают смену времен года. Во время вращения вокруг звезды Земля одновременно совершает повороты относительно своей оси с запада на восток: из-за этого явления день сменяет ночь.
Почему ночью темно?
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 10 23 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 10 23 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.