Фотометрический парадокс

Тихая ночь. Мы поднимаем свой взор вверх и видим звездное небо. Мы заглядываемся в его серебристое кружево и спрашиваем себя: что там? А там - космологический парадокс. Вообще то их несколько, и поговорим о фотометрии.

Не подлежит сомнению тот факт, что Вселенная безграничен и, очевидно, в безграничном Вселенной существует бесконечное число звезд. Свет небесных светил распространяется во всех направлениях, заполняя своим излучением все пространство. Но почему бесконечное количество звезд дает так мало света?

 

Пусть звезды размещено во Вселенной более - менее равномерно. Тогда число звезд, лежащих в сфере радиуса R, в центре которого размещен Землю, возрастает пропорционально R3.

(N = n • V = 4?R3 • n / 3 ~ R3, где n-концентрация звезд).

В то же время, интенсивность света от каждой звезды, уменьшается пропорционально 1 / R2.

 

Энергию, которую излучает звезда, обозначим через J. Тогда на единицу площади S, которая находится на расстоянии R1 приходится энергия

J1 = J • S/4? R12.

На ту же площадь S, размещенную на расстоянии R2 приходится соответствующее энергия

J2 = J • S/4? R22.

Из приведенных формул видно, что действительно интенсивность света зрение уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до них.

Поскольку число зрение возрастает с расстоянием пропорционально R3, а интенсивность света уменьшается пропорционально 1/R2, то полная интенсивность света от звезд, находящихся внутри сферы, пропорциональное R. Но поскольку Вселенная - безграничный (R ? ?), то

ночное небо должно сиять «ярче тысячи солнц».

Этот парадокс известен давно, однако его разгадку даже сегодня неправильно трактуют в большинстве учебников по астрономии. Сразу замечу, что поглощение света зрение межзвездным веществом не может быть правильным, поскольку пылевые облака постепенно нагрелись бы далекими звездами и стали бы излучать столько света, сколько поглощают. Объяснение фотометрического парадокса тем, что Вселенная не является безграничным, рассматривать нет смысла в силу неправильности такого утверждения.

Как ни странно, первым человеком, правильно объяснила парадокс стал Эдгард По, известный американский автор детективов. (Вспомни другого мастера пера С.Лем, труд которого помогла физикам в решении задачи на безграничный цепочка).

Одним из увлечений Е.А.По была астрономия, некоторые размышления над этой наукой опубликовал в философской поэме «Эврика. Прозаическая поэма ». Именно в этой работе автор написал, что поскольку возраст Вселенной не является безграничным, то нашему взору открыто лишь некоторую часть звездного мира. Светлую наиболее удаленных звезд недостаточно времени, чтобы долететь до Земли.

Именно этот фактор, а также то, что возраст звезд является конечным и объясняет черноту ночного неба. Как доказательство - фотографии, присланные с телескопа Хаббла.