夜の「暗さ」の秘密を解く
「なんてくだらない質問なんだ!’ と思う人がいるかもしれません。 太陽が沈んでいる、それだけです。 まあ、その答えは実に合理的に聞こえますが、昔からそうだったように、それだけなのでしょうか？
地球上の夜はもともと暗いのだそうです。 それはそれで涼しい。 私たちは、暗いところで眠ったり、他のことをしたりするのに適しています。 また、空が暗いので、壮大な宇宙をよく見ることができ、すべてがどのようにして生まれたのか考えることができます。 夜はなぜ暗いのか」の答えは、「太陽が沈んだから」というような単純なものではありません。 私たちが知っている宇宙の起源とリンクしているのです。
パラドックス
もし宇宙が静的で、無限に広く、永遠で、無限の星で満たされているなら、すべての星が輝いているとき、空は常に輝いているはずだ。 星明かりはあらゆる方向に移動し、やがて宇宙の隅々にまで触れることになる。 地球を含むすべての惑星の表面のすべての場所が、最終的には常に星の光に照らされることになるのだ。 そうなれば、夜が暗くなることはない。 そうなれば、「夜」という言葉は、まったく別の意味になるはずだ。 夜空は暗い」という現実さえなければ、これはすべて正しいのだ。 なぜか？ 1823年にドイツの医師から天文学者に転身した人がこの質問をしたことがあり、この問題は彼の名前をとって「オルバースのパラドックス」と呼ばれるようになりました」
静宇宙モデルも宇宙が均一なことを提案したのです。 巨大なスケールでは、同じ数の星が、どの場所からも同じ体積の宇宙を満たすことになるのです。 このモデルによると、もし私たちが宇宙を、それぞれ1光年の厚さで、10億光年（天文学的に遠い）の距離で区切ったセクションまたはシェルにスライスしたとすると、観測者から遠いシェルでは、星の数が増えていくことを想像してみてください。
遠くの殻からの光は、観測者に最も近い殻からの光よりも当然暗くなりますが、遠くの殻の方がより多くの星があるはずです。 しかし、遠くの貝殻の方が星が多いのです。 このように、どの貝も1個の光に寄与しており、観測者が見ることのできる光はすべてこの貝の光になるのです。
実際、宇宙が空間的、時間的に無限であり、静的であるという仮定が正しい場合のみ、地球の夜は昼と同じくらい明るくなるでしょう。 このモデルによれば、宇宙の始まりも終わりもないことになります。
宇宙は無限に広いかもしれませんが、無限に古いわけではありません。 すべてのものが存在するようになった時点があるのです。 この考え方は、やがて夜が暗い理由も説明できるようになる。 宇宙で光より速く走れるものはない。 しかし、それでも光は広大な距離を渡るのに時間がかかる。 エドガー・アラン・ポーが1848年に書いたエッセイ「ユリイカ」の中で、その理由を述べています。
星の連続性が無限であれば、空の背景は銀河系が見せるような均一な輝きを見せるでしょう。 したがって、このような状況下で、我々の望遠鏡が無数の方向に見つける空洞を理解する唯一の方法は、見えない背景の距離が非常に大きく、そこからの光線がまだ全く我々に到達していないと仮定することであろう。 – エドガー・アラン・ポー『ユリイカ』
ビッグバン理論と宇宙の膨張
静的宇宙モデルでは説明できないことがある。 新しい技術により、科学者や天文学者は、宇宙が静止していないことを示す証拠の数々を発見してきました。 観測結果は、宇宙が膨張していることを示唆しています。 それも非常に速い速度で。 この膨張は、大昔に何かで引き起こされたに違いありません。 大爆発とか？ ポーの直感的な宇宙観は、宇宙の年齢が有限であることを示唆しており、宇宙には始まりがあることを意味するため、この推測を支持した。 ビッグバン理論の登場
ビッグバン理論では、ある時点で宇宙は非常に高温の場所であったとされています。 宇宙で最も熱い場所（当たり前だ！）、密度も非常に高かった。 そして、ビッグバンが起こったのです。 ビッグバンの直後にできた「宇宙の原始的なスープ」の中のすべての物質が冷え始めたのです。
最初、宇宙は非常に明るかったと思われますが、自由電子が光を遠くまで届かせないので、不透明でした。 冷却して、宇宙はますます透明になった。 同時に、宇宙は膨張しました。 同時に、宇宙は膨張し、内部のあらゆるものが互いに遠ざかり始めました。 あまりに速い膨張のため、宇宙の中で先にできた星や銀河の光は引き伸ばされています。 この現象は「宇宙赤方偏移」と呼ばれています。 赤方偏移」とは、宇宙が膨張して冷えるときに光の波長が引き伸ばされると、光の色は波長が長くなって赤外線領域に落ち、宇宙の冷却に伴ってエネルギーが低下して赤くなることに由来します
星や銀河を見るとき、私たちはその過去の姿を見ていることになるのです。 それは、それらの天体から私たちまでの光の旅に何年もかかるからです。 また、宇宙赤方偏移から、星や銀河が我々から遠ざかるほど、その移動速度が速くなることも発見されました。 観測可能な最も遠い天体は、電磁スペクトルの赤外線領域でのみ見ることができます。 ハッブル望遠鏡がエクストリーム・ディープ・フィールド（XDF）画像を撮影したとき、赤外線センサーで撮影し、現在の技術で観測できる範囲で宇宙の最果ての星や銀河を明らかにしました。
ビッグバン理論を裏付けるもう1つの証拠は、1965年に科学者が偶然発見した宇宙背景放射で、宇宙に広がるマイクロ波やラジオ波の形の残放射のことを指します。 これらの放射線は、観測可能な最も遠い星や銀河からの光よりもはるかに引き伸ばされているのだ。 波長も赤外線より長い。 つまり、宇宙背景放射とは、ビッグバンの時に放出された放射を冷やしたものなのです。 観測可能な最も古い放射線です。
The short answer to ‘why is dark at night’
私たちの夜空が暗いのは、遠い星や銀河の光が私たちから速く離れていって、その光が引き伸ばされて赤外線になり、見ることができないからだということです。 宇宙のすべての星からの光も、遠すぎて私たちが生きている間に届くとは限らない。 しかし、実は「観測可能な宇宙」全体は、私たちの目には見えないさまざまな放射で同時に照らされていて、まだまだ不思議なことがたくさん待っているのです
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