De ce este întuneric noaptea?

‘Ce întrebare prostească!’ S-ar putea gândi cineva. Soarele a apus, asta este. Ei bine, răspunsul sună foarte rezonabil, dar, așa cum a fost dintotdeauna, asta e tot?

Nopțile pe Pământ sunt întunecate în mod natural. Asta e bine. Putem să dormim sau să facem alte lucruri potrivite pentru a le face pe întuneric. Cerul întunecat ne permite, de asemenea, să ne uităm bine la marele univers și să ne întrebăm cum a apărut totul. Răspunsul la întrebarea „De ce este noaptea întunecată?” nu este la fel de simplu ca „Pentru că soarele este jos”. Acesta are legătură cu originea universului așa cum îl cunoaștem. Nu este simplu, dar este frumos.

Paradoxul

Dacă universul ar fi static, infinit de vast, etern și plin de un număr infinit de stele, cerul ar trebui să strălucească întotdeauna când toate stelele strălucesc. Luminile stelelor ar călători în toate direcțiile și, în cele din urmă, ar atinge fiecare colț al universului. Fiecare punct de pe suprafața fiecărei planete, inclusiv Pământul nostru, ar fi în cele din urmă scăldat tot timpul în lumina stelelor. Noaptea nu ar trebui să fie întunecată atunci. Cuvântul „noapte” ar trebui să însemne atunci cu totul altceva. Toate acestea ar fi adevărate dacă realitatea nu ar fi ceea ce este și a fost întotdeauna: cerul este întunecat noaptea. De ce? Un medic-turnist-astronom german a mai pus această întrebare în 1823, iar problema a devenit cunoscută după numele său sub numele de „Paradoxul lui Olbers”.”

Modelul universului static a propus, de asemenea, că universul este omogen. La o scară imensă, același număr de stele ar umple un volum egal al universului din orice locație. Imaginați-vă că, potrivit acestui model, dacă am împărți universul în secțiuni sau învelișuri, fiecare cu o grosime de un an-lumină și separate de o distanță de 1 miliard de ani-lumină (distanță astronomică), va exista un număr din ce în ce mai mare de stele în învelișurile mai îndepărtate de observator.

Lumina din cochiliile mai îndepărtate ar fi, în mod natural, mai slabă decât lumina din cochilia cea mai apropiată de observator, dar ar exista mai multe stele în cochiliile mai îndepărtate. Astfel, observatorul ar vedea aceeași cantitate de lumină din cochilia nr. 2 ca și din cochilia nr. 1. Fiecare cochilie ar contribui la o unitate de lumină, însumând tot ceea ce ar putea fi văzut de către observator. Cu un număr infinit de învelișuri, totul ar fi orbitor de luminos.

De fapt, nopțile pe Pământ ar fi la fel de luminoase ca și zilele numai dacă ipoteza că universul, fiind infinit din punct de vedere spațial și temporal, și static, ar fi corectă. Conform acestui model, nu ar exista nici începutul, nici sfârșitul universului.

Universul poate fi infinit de vast, dar nu este infinit de vechi. A existat un moment în timp în care totul a început să existe. Această noțiune explică, în cele din urmă, motivul pentru care noaptea este întunecată.

Lumina călătorește rapid, cu aproximativ 1080 de milioane de kilometri pe oră. Nimic din univers nu poate merge mai repede decât lumina. Dar lumina are totuși nevoie de timp pentru a traversa distanțe mari. Unul dintre motivele pentru care cerul este întunecat noaptea se datorează faptului că, încă de la început, unele lumini de la stelele îndepărtate nu au ajuns până la noi, după cum a motivat Edgar Allan Poe în eseul său din 1848, Eureka.

Dacă succesiunea stelelor ar fi nesfârșită, atunci fundalul cerului ne-ar prezenta o luminozitate uniformă, precum cea afișată de galaxie – deoarece nu ar putea exista absolut niciun punct, în tot acest fundal, în care să nu existe o stea. Prin urmare, singurul mod în care, într-o astfel de stare de lucruri, am putea înțelege golurile pe care telescoapele noastre le descoperă în nenumărate direcții, ar fi să presupunem că distanța fondului invizibil este atât de imensă încât nicio rază din el nu a putut încă să ajungă la noi. – Edgar Allan Poe, Eureka

Teoria Big Bang-ului și expansiunea universului

Există lucruri pe care modelul universului static nu le poate explica. Cu ajutorul noilor tehnologii, oamenii de știință și astronomii au găsit din ce în ce mai multe dovezi revelatoare că universul nu este static. Observațiile au sugerat că universul este în expansiune. Într-un ritm foarte rapid, de asemenea. Ceva trebuie să fi cauzat această expansiune cu mult timp în urmă. O mare explozie, poate? Viziunea intuitivă a lui Poe despre universul cu o vârstă finită a sprijinit, de asemenea, această speculație, deoarece implică faptul că are un început. Intră în scenă teoria Big Bang-ului.

Teoria Big Bang-ului spune că universul a fost un loc foarte fierbinte la un moment dat. Cel mai fierbinte loc din univers (duh!) Era, de asemenea, foarte dens. Apoi s-a produs bang-ul. Toată materia din „supa cosmică primordială”, formată la scurt timp după bang, a început să se răcească. Materia s-a condensat apoi pentru a forma particule subatomice, apoi atomi – elementele constitutive ale stelelor – și orice altceva.

Pe la început, se presupune că universul era foarte luminos, dar opac, deoarece electronii liberi nu permiteau luminii să călătorească atât de departe. Răcindu-se, universul a devenit din ce în ce mai transparent. În același timp, universul s-a extins. Toate lucrurile din interior au început să se îndepărteze unele de altele. Expansiunea a fost atât de rapidă încât luminile stelelor și galaxiilor formate mai devreme în univers sunt întinse. Acest fenomen se numește „deplasare cosmologică spre roșu”. Termenul de ‘deplasare spre roșu’ provine de la faptul că atunci când lungimea de undă a luminii se întinde când universul se extinde și se răcește, culoarea luminii devine mai roșie, deoarece lungimea sa de undă devine mai lungă și cade în regiunea infraroșie, ceea ce face ca energia sa să scadă în urma răcirii universului.

Când ne uităm la stele sau galaxii, privim în trecutul lor. Acest lucru se datorează faptului că lumina are nevoie de ani pentru a călători de la acele obiecte până la noi. Pornind de la deplasarea cosmologică spre roșu, oamenii de știință au descoperit, de asemenea, că, cu cât o stea sau o galaxie este mai departe de noi, cu atât se îndepărtează mai repede. Cel mai îndepărtat obiect ceresc observabil este vizibil doar în regiunea infraroșie a spectrului electromagnetic. Când telescopul Hubble a fotografiat imaginea eXtreme deep field (XDF), a făcut acest lucru cu ajutorul senzorilor în infraroșu pentru a dezvălui stelele și galaxiile din cea mai îndepărtată parte a universului, atât cât putem observa cu tehnologia noastră actuală.

O altă dovadă care susține teoria Big Bang este radiația cosmică de fond descoperită din greșeală de oamenii de știință în 1965, care este radiația remanentă sub formă de microunde și unde radio răspândite în tot universul. Aceste radiații sunt atât de întinse mult mai mult decât luminile provenite de la cele mai îndepărtate stele și galaxii observabile. Lungimile lor de undă sunt mai lungi decât cele din regiunile infraroșii. Radiația cosmică de fond este, cu alte cuvinte, versiunea răcită a radiației eliberate în timpul Big Bang-ului. Este cea mai veche radiație observabilă. De asemenea, ne putem gândi la această radiație ca la o fotografie a universului în momentul în care a avut loc Big Bang-ul, adică în urmă cu aproximativ 14 miliarde de ani.

Răspunsul scurt la întrebarea „de ce este întuneric noaptea?”

Mesajul de reținut este că cerul nostru nocturn este întunecat deoarece nu putem vedea luminile stelelor și galaxiilor îndepărtate, deoarece acestea se îndepărtează de noi atât de repede încât luminile lor sunt întinse și devin lumini infraroșii. De asemenea, nu toate luminile de la toate stelele din univers vor ajunge până la urmă la noi în timpul vieții noastre, pur și simplu pentru că sunt prea departe. Dar, de fapt, întregul „univers observabil” este luminat în același timp de tot felul de radiații invizibile pentru ochii noștri și încă plin de minuni care așteaptă să fie descoperite.

.