Manoma, kad pirmąsias žvaigždes varė tamsioji medžiaga. Gali būti, kad šie nematomi milžinai, atsiradę beveik prieš 13 milijardų metų, vis dar egzistuoja Visatoje. Gali būti, kad jie tiesiog neskleidžia matomos šviesos, todėl juos sunku aptikti.
Iš pradžių mokslininkas Paolo Gondolo, Jutos universiteto (JAV) dalelių astrofizikos profesorius, dirbantis su šia problema, norėjo pavadinti naują, teoriškai egzistuojantį nematomų žvaigždžių tipą – „rudąsias milžinas“, kaip rudąsias nykštukus, kurios turi apytikslį Jupiterio dydį, bet atitinkamai daug didesnį masyvumą. Tačiau jo kolegos primygtinai reikalavo jas vadinti „tamsiosiomis žvaigždėmis“ pagal to paties pavadinimo dainą, kurią 1967 metais pirmą kartą atliko mylima roko grupė „Grateful Dead“.
Pasak mokslininkų, „tamsiųjų žvaigždžių“ skersmuo turėtų būti 200–400 tūkstančių kartų didesnis už mūsų Saulę ir 500–1000 kartų didesnis už supermasyvias juodąsias skyles.
Beveik prieš 13 milijardų metų gimusios „tamsios žvaigždės“ gali egzistuoti ir šiandien, nors ir neskleidžia matomos šviesos. Faktas yra tas, kad astronomams sunku aptikti šiuos paslaptingus milžinus, nes norėdami tapti matomi, jie turi skleisti gama spindulius, neutronus ir antimedžiagą. Be to, jie turėtų būti apgaubti šaltų molekulinių vandenilio dujų debesimis, kurių šiuo metu neužtenka tokių objektų energetinėms dalelėms aprūpinti.
Jei mokslininkams pavyks juos aptikti, tai padės rasti ir identifikuoti tamsiąją medžiagą. Tada bus galima išsiaiškinti, kodėl taip greitai susidaro juodosios skylės.
Mokslininkai mano, kad nematoma ir dar neatpažinta tamsioji medžiaga sudaro maždaug 95 procentus visos visatos. Jie įsitikinę, kad tai egzistuoja – tam yra daug įrodymų. Pavyzdžiui, galaktikos sukasi daug greičiau nei turėtų, jei įvertintume tik tuos objektus, kurie iki šiol buvo aptikti mūsų regėjimo zonoje.
Mokslininkų teigimu, tamsiosios medžiagos dalelės gali būti vadinamosios WIMP, arba silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės. Mokslininkai mano, kad gravitacinėje sąveikoje dalyvaujantys neutrinai yra viena iš tirtų WIMP atmainų. Tokios dalelės gali sunaikinti viena kitą ir sukelti aukštą temperatūrą.
Tamsiosios medžiagos dalelės taip pat gamina kvarkus (hipotetinius pamatinius elementus, iš kurių, remiantis šiuolaikinėmis idėjomis, susideda visos elementarios dalelės, dalyvaujančios stiprioje jėgoje), taip pat antimedžiagos kopijas – antikvarkus, kurie susidūrę skleidžia gama spindulius, neutrinus. ir antimedžiaga, tokia kaip pozitronai ir antiprotonai.
Tyrėjai apskaičiavo, kad naujagimio Visatoje, praėjus maždaug 80-100 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, sunaikinti pirmųjų žvaigždžių vandenilio ir helio debesys atvėso ir susitraukė, išlikdami karšti ir masyvūs.
Dėl šių procesų gali susidaryti tamsios žvaigždės, varomos tamsiosios medžiagos, o ne branduolinės energijos (kaip įprastose žvaigždėse). Jas daugiausia sudarė įprastos medžiagos, daugiausia vandenilio ir helio, tačiau jos buvo žymiai masyvesnės ir didesnio tūrio nei Saulė ir dauguma kitų šiuolaikinių žvaigždžių.
„Tai visiškai naujo tipo žvaigždės, turinčios naują energijos šaltinį“, – sako Mičigano universiteto fizikė teorinė Katherine Freese.
Juodoji skylė yra gravitacijos produktas. Todėl juodųjų skylių atradimo priešistorė gali prasidėti nuo I. Niutono laikų, atradusio visuotinės gravitacijos dėsnį – dėsnį, valdantį jėgą, kuriai pavaldi absoliučiai viskas. Nei I. Niutono laikais, nei šiandien, praėjus šimtmečiams, nebuvo atrasta kita tokia universali jėga. Visos kitos fizinės sąveikos rūšys yra susijusios su konkrečiomis medžiagos savybėmis. Pavyzdžiui, elektrinis laukas veikia tik įkrautus kūnus, o neutralūs kūnai jam visiškai abejingi. Ir gamtoje absoliučiai karaliauja tik gravitacija. Gravitacinis laukas veikia viską: ir lengvas daleles, ir sunkiąsias (ir tomis pačiomis pradinėmis sąlygomis lygiai taip pat), net ir šviesą. Tai, kad šviesą traukia masyvūs kūnai, manė jau I. Niutonas. Nuo šio fakto, nuo supratimo, kad šviesą taip pat veikia gravitacinės jėgos, prasideda juodųjų skylių priešistorė, jų nuostabių savybių numatymo istorija.
Vienas pirmųjų tai padarė garsus prancūzų matematikas ir astronomas P. Laplasas.
P. Laplaso vardas gerai žinomas mokslo istorijoje. Visų pirma, jis yra didžiulio penkių tomų kūrinio „Traktatas apie dangaus mechaniką“ autorius. Šiame darbe, išleistame 1798–1825 m., jis pristatė klasikinę kūnų judėjimo Saulės sistemoje teoriją, paremtą tik Niutono visuotinės gravitacijos dėsniu. Prieš šį darbą kai kurie pastebėti planetų, Mėnulio ir kitų Saulės sistemos kūnų judėjimo ypatumai nebuvo iki galo paaiškinti. Net atrodė, kad jie prieštarauja Niutono dėsniui. P. Laplasas, atlikdamas subtilią matematinę analizę, parodė, kad visi šie bruožai paaiškinami abipuse dangaus kūnų trauka, planetų gravitacijos įtaka viena kitai. Jis skelbė, kad danguje karaliauja tik viena jėga, ir tai yra gravitacijos jėga. „Astronomija, žvelgiant iš bendriausio požiūrio, yra didelė mechanikos problema“, – rašė P. Laplasas savo „Traktato“ pratarmėje. Beje, pats terminas „dangaus mechanika“, kuris taip tvirtai įsitvirtino moksle, buvo pirmą kartą pavartotas jo.
P. Laplasas taip pat vienas pirmųjų suprato, kad reikia istorinio požiūrio aiškinant dangaus kūnų sistemų savybes. Jis, vadovaudamasis I. Kantu, pasiūlė Saulės sistemos atsiradimo iš iš pradžių išretėjusios medžiagos hipotezę.
Pagrindinė Laplaso hipotezės idėja yra apie Saulės ir planetų kondensaciją iš dujų ūko ir vis dar yra šiuolaikinių Saulės sistemos kilmės teorijų pagrindas...
Apie visa tai daug parašyta literatūroje ir vadovėliuose, kaip ir išdidūs P. Laplaso žodžiai, atsakydamas į Napoleono klausimą: kodėl jo „Dangaus mechanikoje“ nepaminėtas Dievas? - pasakė: „Man nereikia šios hipotezės“.
Tačiau iki šiol buvo mažai žinoma jo prognozė apie nematomų žvaigždžių egzistavimą.
Prognozė buvo pateikta jo knygoje „Pasaulio sistemų ekspozicija“, išleistoje 1795 m. Šioje knygoje, kurią šiandien pavadintume populiaria, garsus matematikas niekada nesinaudojo formulėmis ir brėžiniais. Gilus P. Laplaso įsitikinimas, kad gravitacija šviesą veikia taip pat, kaip ir kitus kūnus, leido jam parašyti tokius reikšmingus žodžius: „Šviečianti žvaigždė, kurios tankis lygus Žemės tankiui, o skersmuo 250 kartų didesnis už skersmenį. Saulė nesuteikia, kad dėl savo gravitacijos mus nepasiektų nei vienas šviesos spindulys; Todėl gali būti, kad dėl šios priežasties ryškiausi Visatos dangaus kūnai yra nematomi.
Knyga nepateikė jokių šio teiginio įrodymų. Jis buvo išleistas po kelerių metų.
Kaip samprotavo P. Laplasas? Jis, naudodamas Niutono gravitacijos teoriją, apskaičiavo vertę, kurią dabar vadiname antruoju pabėgimo greičiu žvaigždės paviršiuje. Tai greitis, kurį reikia suteikti bet kuriam kūnui, kad jis, įveikęs gravitaciją, amžinai nuskristų nuo žvaigždės ar planetos į kosmosą. Jei pradinis kūno greitis yra mažesnis už antrąjį kosminį greitį, tai gravitacinės jėgos sulėtins ir sustabdys kūno judėjimą bei privers jį vėl kristi gravitacijos centro link. Mūsų kosminių skrydžių metu visi žino, kad antrasis pabėgimo greitis Žemės paviršiuje yra 11 kilometrų per sekundę. Kuo didesnė šio kūno masė ir mažesnis spindulys, tuo didesnis antrasis pabėgimo greitis dangaus kūno paviršiuje. Tai suprantama: juk didėjant masei gravitacija didėja, o didėjant atstumui nuo centro silpnėja.
Mėnulio paviršiuje antrasis pabėgimo greitis yra 2,4 kilometro per sekundę, Jupiterio 61 paviršiuje, Saulės – 620, o vadinamųjų neutroninių žvaigždžių paviršiuje, kurių masė maždaug tokia pati kaip Saulės, tačiau jų spindulys yra tik dešimt kilometrų, šis greitis siekia pusę šviesos greičio – 150 tūkstančių kilometrų per sekundę.
Įsivaizduokime, samprotavo P. Laplasas, kad paimame dangaus kūną, kurio paviršiuje antrasis kosminis greitis jau viršija šviesos greitį. Tada tokios žvaigždės šviesa dėl gravitacijos negalės skristi į kosmosą, nepasieks tolimo stebėtojo, o žvaigždės nepamatysime, nepaisant to, kad ji skleidžia šviesą!
Jei padidinsite dangaus kūno masę, pridėdami prie jo tokio paties tankio medžiagos, tada antrasis kosminis greitis padidės tiek kartų, kiek padidėja spindulys arba skersmuo.
Dabar P. Laplaso padaryta išvada aiški: tam, kad gravitacija atitolintų šviesą, reikia paimti žvaigždę, kurios tankis toks pat kaip ir Žemė, o skersmuo 250 kartų didesnis už Saulės, tai yra 27 tūkstančius kartų didesnis nei Žemės. Iš tiesų, antrasis pabėgimo greitis tokios žvaigždės paviršiuje taip pat bus 27 tūkstančius kartų didesnis nei Žemės paviršiuje ir bus maždaug lygus šviesos greičiui: žvaigždė nustos būti matoma.
Tai buvo puiki įžvalga apie vieną iš juodosios skylės savybių – nepraleisti šviesos, būti nematoma. Teisybės dėlei reikia pažymėti, kad P. Laplasas nebuvo vienintelis mokslininkas ir formaliai net ne pats pirmasis, padaręs tokią prognozę. Palyginti neseniai paaiškėjo, kad 1783 metais panašų pareiškimą padarė anglų kunigas ir geologas, vienas iš mokslinės seismologijos pradininkų J. Michell. Jo argumentacija buvo labai panaši į P. Laplaso.
Dabar tarp prancūzų ir britų kartais vyksta pusiau juokai, o kartais rimtos diskusijos: kas turėtų būti laikomas nematomų žvaigždžių egzistavimo galimybės atradėju – prancūzas P. Laplasas ar anglas J. Michellas? 1973 m. garsūs anglų fizikai teoretikai S. Hawkingas ir G. Ellisas knygoje, skirtoje šiuolaikiniams ypatingiems erdvės ir laiko struktūros matematiniams klausimams, citavo prancūzo P. Laplaso darbą, įrodydami egzistavimo galimybę. juodųjų žvaigždžių; Tuo metu J. Michell kūryba dar nebuvo žinoma. 1984 metų rudenį garsus anglų astrofizikas M. Riessas, kalbėdamas konferencijoje Tulūzoje, sakė, kad nors Prancūzijos teritorijoje kalbėti nėra labai patogu, jis turi pabrėžti, kad anglas J. Michell buvo pirmasis, nuspėti nematomas žvaigždes ir parodė pirmojo atitinkamo savo darbo puslapio momentinę nuotrauką. Ši istorinė pastaba susirinkusiųjų buvo sutikta plojimais ir šypsenomis.
Kaip neprisiminti prancūzų ir britų diskusijų apie tai, kas iš Urano judėjimo sutrikimų numatė Neptūno planetos padėtį: prancūzas W. Le Verrier ar anglas J. Adamsas? Kaip žinoma, abu mokslininkai savarankiškai teisingai nurodė naujosios planetos padėtį. Tada labiau pasisekė prancūzui W. Le Verrier. Tai daugelio atradimų likimas. Dažnai juos beveik vienu metu ir savarankiškai atlieka skirtingi žmonės. Dažniausiai pirmenybė teikiama tiems, kurie giliau įsiskverbė į problemos esmę, tačiau kartais tai būna tiesiog likimo užgaidos.
Tačiau P. Laplaso ir J. Michello prognozė dar nebuvo tikroji juodosios skylės prognozė. Kodėl?
Faktas yra tas, kad P. Laplaso laikais dar nebuvo žinoma, kad gamtoje niekas negali judėti greičiau už šviesą. Neįmanoma aplenkti šviesos tuštuma! Tai A. Einšteinas specialiojoje reliatyvumo teorijoje nustatė jau mūsų amžiuje. Todėl P. Laplasui jo svarstoma žvaigždė buvo tik juoda (nesviečianti), ir jis negalėjo žinoti, kad tokia žvaigždė praras gebėjimą kaip nors „bendrauti“ su išoriniu pasauliu, „pranešti“. bet ką į tolimus pasaulius apie jame vykstančius įvykius. Kitaip tariant, jis dar nežinojo, kad tai ne tik „juoda“, bet ir „skylė“, į kurią galima įkristi, bet išlipti neįmanoma. Dabar mes žinome, kad jei šviesa negali išeiti iš tam tikros erdvės srities, tada išvis nieko negali išeiti, ir tokį objektą vadiname juodąja skyle.
Kita priežastis, kodėl P. Laplaso samprotavimai negali būti laikomi griežtais, yra ta, kad jis laikė milžiniško stiprumo gravitacinius laukus, kuriuose krintantys kūnai pagreitinami iki šviesos greičio, o pati kylanti šviesa gali būti atidėta, ir pritaikė Niutono gravitacijos dėsnį.
A. Einšteinas parodė, kad Niutono gravitacijos teorija yra netaikytina tokiems laukams, ir sukūrė naują teoriją, kuri galioja itin stipriems, taip pat greitai besikeičiantiems laukams (kuriems Niutono teorija taip pat netaikoma!), ir pavadino ją bendrąja teorija reliatyvumo. Būtent šios teorijos išvadomis reikia remtis įrodant juodųjų skylių egzistavimo galimybę ir tiriant jų savybes.
Bendroji reliatyvumo teorija yra nuostabi teorija. Ji tokia gili ir liekna, kad kiekvienam ją pažįstančiam sukelia estetinio malonumo jausmą. Sovietų fizikai L. Landau ir E. Lifshitzas savo vadovėlyje „Lauko teorija“ pavadino jį „gražiausia iš visų egzistuojančių fizinių teorijų“. Vokiečių fizikas Maksas Bornas apie reliatyvumo teorijos atradimą sakė: „Žaviuosi ja kaip meno kūriniu“. O sovietų fizikas V. Ginzburgas rašė, kad tai sukelia „... jausmą... panašų į tą, kuris patiriamas žiūrint į iškiliausius tapybos, skulptūros ar architektūros šedevrus“.
Daugybė bandymų populiariai pristatyti Einšteino teoriją, žinoma, gali sudaryti bendrą įspūdį apie ją. Tačiau, atvirai kalbant, tai tiek mažai panašu į malonumą pažinti pačią teoriją, kiek pažintis su „Siksto Madonos“ reprodukcija skiriasi nuo patirties, kuri kyla nagrinėjant Rafaelio genijaus sukurtą originalą.
Ir vis dėlto, kai nėra galimybės pasigrožėti originalu, galima (ir reikia!) susipažinti su turimomis reprodukcijomis, geriausia – geromis (o yra visokių).
Norėdami suprasti neįtikėtinas juodųjų skylių savybes, turime trumpai pakalbėti apie kai kurias Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos pasekmes.
| <<< Назад
|
Pirmyn >>> |
Mūsų Visata susideda iš kelių trilijonų galaktikų. Saulės sistema yra gana didelės galaktikos viduje, kurios bendras skaičius Visatoje ribojamas iki kelių dešimčių milijardų vienetų.
Mūsų galaktikoje yra 200–400 milijardų žvaigždžių. 75 % jų yra silpnos raudonosios nykštukės, o tik keli procentai galaktikos žvaigždžių yra panašios į geltonąsias nykštukus – spektrinį žvaigždžių tipą, kuriam priklauso ir mūsų. Žemiškajam stebėtojui mūsų Saulė yra 270 tūkstančių kartų arčiau artimiausios žvaigždės (). Tuo pačiu metu šviesumas mažėja tiesiogiai proporcingai atstumo mažėjimui, todėl matomas Saulės ryškumas žemės danguje yra 25 dydžiai arba 10 milijardų kartų didesnis už matomą artimiausios žvaigždės šviesumą (). Šiuo atžvilgiu dėl akinančios Saulės šviesos žvaigždės dienos danguje nesimato. Panaši problema iškyla bandant fotografuoti egzoplanetas aplink šalia esančias žvaigždes. Be Saulės dieną, galite pamatyti Tarptautinę kosminę stotį (TKS) ir pirmojo Iridium žvaigždyno palydovų blyksnius. Tai paaiškinama tuo, kad Mėnulis, kai kurie ir dirbtiniai palydovai (dirbtiniai Žemės palydovai) žemės danguje atrodo daug ryškesni nei ryškiausios žvaigždės. Pavyzdžiui, tariamas Saulės ryškumas yra -27 balai, Mėnulio visos fazės -13, pirmojo Iridium žvaigždyno palydovų blyksnių -9, TKS -6, Veneros -5, Jupiterio ir Marso. -3, Merkurijui -2 , Sirijus (ryškiausia žvaigždė) turi -1,6.
Įvairių astronominių objektų tariamojo ryškumo dydžių skalė yra logaritminė: vieno dydžio astronominių objektų tariamojo ryškumo skirtumas atitinka 2,512 karto skirtumą, o 5 dydžių skirtumas – 100 kartų.
Kodėl mieste nematai žvaigždžių?
Be žvaigždžių stebėjimo dienos danguje problemų, yra ir žvaigždžių stebėjimo naktiniame danguje apgyvendintose vietovėse (prie didelių miestų ir pramonės įmonių). Šviesos taršą šiuo atveju sukelia dirbtinė spinduliuotė. Tokios spinduliuotės pavyzdžiai yra gatvių apšvietimas, šviečiantys reklaminiai plakatai, pramonės įmonių dujiniai fakelai, pramoginių renginių prožektoriai.
2001 m. vasarį astronomas mėgėjas iš Jungtinių Valstijų Johnas E. Bortle'as sukūrė šviesos skalę, skirtą dangaus šviesos taršai įvertinti, ir paskelbė ją žurnale „Sky&Telescope“. Šią skalę sudaro devyni skyriai:
1. Visiškai tamsus dangus
Esant tokiam naktiniam dangui, jis ne tik aiškiai matomas, bet ir atskiri Paukščių Tako debesys meta aiškius šešėlius. Taip pat detaliai matoma zodiako šviesa su priešingu spinduliavimu (saulės šviesos atspindys nuo dulkių dalelių, esančių kitoje Saulės-Žemės linijos pusėje). Danguje plika akimi matomos žvaigždės iki 8 dydžio, dangaus fono šviesumas yra 22 balai kvadratinėje lanko sekundėje.
2. Natūralus tamsus dangus
Esant tokiam naktiniam dangui, Paukščių Takas yra aiškiai matomas detalėse ir zodiako šviesa kartu su priešinga spinduliuote. Plika akimi matomos žvaigždės, kurių akivaizdus ryškumas yra iki 7,5 balo, o fono dangaus šviesumas yra artimas 21,5 magnitudės kvadratinei lanko sekundei.
3. Šalies dangus
Esant tokiam dangui, zodiako šviesa ir Paukščių Takas ir toliau yra aiškiai matomi su minimaliomis detalėmis. Plika akimi žvaigždės matomos iki 7, o fono dangaus šviesumas yra artimas 21 balui kvadratinei lanko sekundei.
4. Pereinamosios zonos tarp kaimų ir priemiesčių dangus
Esant tokiam dangui, Paukščių Takas ir Zodiako šviesa ir toliau matomi su minimaliomis detalėmis, tačiau tik iš dalies – aukštai virš horizonto. Plika akimi matomos žvaigždės iki 6,5, o fono dangaus šviesumas yra artimas 21 balui kvadratinei lanko sekundei.
5. Dangus aplinkui miestus
Esant tokiam dangui, zodiako šviesa ir Paukščių Takas retai matomi idealiomis oro ir sezoninėmis sąlygomis. Plika akimi žvaigždės matomos iki 6, o fono dangaus šviesumas yra artimas 20,5 balo kvadratinei lanko sekundei.
6. Miesto priemiesčių dangus
Esant tokiam dangui, zodiako šviesa nėra stebima jokiomis sąlygomis, o Paukščių Takas sunkiai matomas tik zenite. Plika akimi matomos žvaigždės iki 5,5, o fono dangaus šviesumas yra artimas 19 balo kvadratinei lanko sekundei.
7. Pereinamasis dangus tarp priemiesčių ir miestų
Tokiame danguje jokiomis aplinkybėmis nesimato nei zodiako šviesos, nei Paukščių Tako. Plika akimi matomos tik žvaigždės iki 5, o fono dangaus šviesumas yra artimas 18 balo kvadratinei lanko sekundei.
8. Miesto dangus
Tokiame danguje plika akimi galima pamatyti tik keletą ryškiausių atvirų žvaigždžių spiečių. Plika akimi matomos tik žvaigždės iki 4,5, o fono dangaus šviesumas yra mažesnis nei 18 balų kvadratinei lanko sekundei.
9. Centrinės miestų dalies dangus
Tokiame danguje matyti tik žvaigždžių spiečius. Plika akimi geriausiu atveju matomos žvaigždės iki 4 balo.
Šviesos tarša iš šiuolaikinės žmogaus civilizacijos gyvenamųjų, pramoninių, transporto ir kitų ūkinių objektų lemia būtinybę kurti didžiausias astronomines observatorijas aukštų kalnų vietovėse, kurios būtų kuo toliau nuo žmonijos civilizacijos ekonominių objektų. Šiose vietose laikomasi specialių taisyklių, ribojančių gatvių apšvietimą, minimizuojantį eismą nakties metu, statant gyvenamuosius pastatus ir transporto infrastruktūrą. Panašios taisyklės galioja specialiose saugomose seniausių observatorijų zonose, esančiose šalia didžiųjų miestų. Pavyzdžiui, 1945 metais aplink Pulkovo observatoriją netoli Sankt Peterburgo 3 km spinduliu buvo sutvarkyta apsauginio parko zona, kurioje buvo uždrausta stambi gyvenamoji ar pramoninė gamyba. Pastaraisiais metais šioje apsauginėje zonoje vis dažniau bandoma organizuoti gyvenamųjų pastatų statybą dėl brangios žemės šalia vieno didžiausių Rusijos didmiesčių. Panaši situacija stebima ir aplink astronomines observatorijas Kryme, kurios yra itin patraukliame turizmui regione.
NASA vaizdas aiškiai rodo, kad intensyviausiai apšviestos sritys yra Vakarų Europa, rytinė JAV žemyno dalis, Japonija, Kinijos pakrantė, Artimieji Rytai, Indonezija, Indija ir pietinė Brazilijos pakrantė. Kita vertus, minimalus dirbtinės šviesos kiekis būdingas poliariniams regionams (ypač Antarktidai ir Grenlandijai), Pasaulio vandenyno sritims, atogrąžų Amazonės ir Kongo upių baseinams, Tibeto aukštakalniams, dykumų regionams Šiaurės Afrika, centrinė Australija, šiauriniai Sibiro regionai ir Tolimieji Rytai.
2016 m. birželį žurnalas „Science“ paskelbė išsamų tyrimą šviesos taršos įvairiuose mūsų planetos regionuose tema („Naujasis pasaulio dirbtinio naktinio dangaus šviesumo atlasas“). Tyrimas parodė, kad daugiau nei 80% pasaulio gyventojų ir daugiau nei 99% žmonių JAV ir Europoje gyvena didelės šviesos taršos sąlygomis. Daugiau nei trečdalis planetos gyventojų neturi galimybės stebėti Paukščių Tako, įskaitant 60 % europiečių ir beveik 80 % Šiaurės Amerikos gyventojų. Ekstremali šviesos tarša paveikia 23 % žemės paviršiaus tarp 75 laipsnių šiaurės platumos ir 60 laipsnių pietų platumos, taip pat 88 % Europos paviršiaus ir beveik pusę JAV paviršiaus. Be to, tyrime pažymima, kad energiją taupančios technologijos, skirtos gatvių apšvietimui iš kaitrinių lempų paversti LED lempas, šviesos tarša padidės maždaug 2,5 karto. Taip yra dėl to, kad didžiausia šviesos spinduliuotė iš LED lempų, kurių efektyvioji temperatūra yra 4 tūkst. Kelvinų, patenka į mėlynus spindulius, kur žmogaus akies tinklainė turi didžiausią šviesos jautrumą.
Tyrimo duomenimis, didžiausia šviesos tarša stebima Kairo regiono Nilo deltoje. Taip yra dėl itin didelio Egipto didmiesčio gyventojų tankumo: pusės tūkstančio kvadratinių kilometrų plote gyvena 20 milijonų Kairo gyventojų. Tai reiškia, kad vidutinis gyventojų tankis yra 40 tūkstančių žmonių kvadratiniame kilometre, o tai maždaug 10 kartų viršija vidutinį gyventojų tankumą Maskvoje. Kai kuriose Kairo vietovėse vidutinis gyventojų tankumas viršija 100 tūkstančių žmonių kvadratiniame kilometre. Kitos didžiausios poveikio sritys yra Bonos-Dortmundo metropolinėse zonose (netoli Vokietijos, Belgijos ir Nyderlandų sienos), Padanijos lygumoje šiaurės Italijoje, tarp JAV miestų Bostono ir Vašingtono, aplink Anglijos miestus Londoną, Liverpulis ir Lydsas bei Azijos megapoliai Pekinas ir Honkongas. Norėdami pamatyti tamsų dangų (šviesos taršos lygis mažesnis nei 8% natūralios šviesos), Paryžiaus gyventojai turi nukeliauti bent 900 km į Korsiką, centrinę Škotiją arba Ispanijos Kuenkos provinciją. O tam, kad Šveicarijos gyventojas pamatytų itin tamsų dangų (šviesos taršos lygis nesiekia 1% natūralios šviesos), jam teks nukeliauti daugiau nei 1360 km į šiaurės vakarų Škotijos dalį, Alžyrą ar Ukraina.
Didžiausias tamsaus dangaus nebuvimo laipsnis nustatytas 100 % Singapūro, 98 % Kuveito, 93 % Jungtinių Arabų Emyratų (JAE), 83 % Saudo Arabijos, 66 % Pietų Korėjos, 61 % Izraelio, 58 %. Argentinos, 53 % Libijos ir 50 % Trinidado ir Tobago. Galimybės stebėti Paukščių Tako neturi visi mažų Singapūro, San Marino, Kuveito, Kataro ir Maltos valstijų gyventojai, taip pat 99%, 98% ir 97% JAE, Izraelio ir Egipto gyventojų, atitinkamai. Šalys, turinčios didžiausią teritorijos dalį, kurioje nėra galimybės stebėti Paukščių Tako, yra Singapūras ir San Marinas (po 100), Malta (89%), Vakarų Kranas (61%), Kataras (55%), Belgija ir Kuveitas. po 51 %), Trinidadas ir Tobagas, Nyderlandai (po 43 %) ir Izraelis (42 %).
Kita vertus, Grenlandija (tik 0,12 proc. jos teritorijos yra tamsus dangus), Centrinės Afrikos Respublika (CAR) (0,29 proc.), Ramiojo vandenyno Niue teritorija (0,45 proc.), Somalis (1,2 proc.) ir Mauritanija (1,4 proc. %) turi minimalią šviesos taršą.
Nepaisant nuolatinio pasaulio ekonomikos augimo, kartu su didėjančiu energijos suvartojimu, didėja ir gyventojų astronominis išsilavinimas. Ryškus to pavyzdys – kasmetinis tarptautinis renginys „Žemės valanda“, kurio metu paskutinį kovo šeštadienį dauguma gyventojų išjungia šviesą. Iš pradžių šį veiksmą Pasaulio laukinės gamtos fondas (WWF) sumanė kaip bandymą populiarinti energijos taupymą ir sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą (kovoti su visuotiniu atšilimu). Tačiau kartu populiarumo sulaukė ir astronominis veiksmo aspektas – noras bent trumpam megapolių dangų padaryti tinkamesnius mėgėjiškiems stebėjimams. Pirmą kartą kampanija buvo vykdoma Australijoje 2007 m., o kitais metais ji išplito visame pasaulyje. Kiekvienais metais renginys pritraukia vis daugiau dalyvių. Jei 2007 metais renginyje dalyvavo 400 miestų iš 35 šalių, tai 2017 metais dalyvavo daugiau nei 7 tūkstančiai miestų iš 187 šalių.
Kartu galima pastebėti ir akcijos trūkumus, kuriuos sudaro padidėjusi nelaimingų atsitikimų rizika pasaulio energetikos sistemose dėl staigaus vienu metu išsijungiančių ir įsijungiančių daugybės elektros prietaisų. Be to, statistika rodo stiprų ryšį tarp gatvių apšvietimo trūkumo ir sužeidimų, gatvių nusikalstamumo ir kitų ekstremalių situacijų skaičiaus padidėjimo.
Kodėl žvaigždės nematomos vaizduose iš TKS?
Nuotraukoje aiškiai matyti Maskvos žiburiai, žalsvas auroros švytėjimas horizonte ir žvaigždžių nebuvimas danguje. Dėl didžiulio skirtumo tarp Saulės ir net ryškiausių žvaigždžių ryškumo neįmanoma stebėti žvaigždžių ne tik dienos danguje nuo Žemės paviršiaus, bet ir iš kosmoso. Šis faktas aiškiai parodo, koks didelis Saulės „šviesos taršos“ vaidmuo, palyginti su žemės atmosferos įtaka astronominiams stebėjimams. Tačiau faktas, kad per pilotuojamus skrydžius į Mėnulį dangaus nuotraukose nebuvo žvaigždžių, tapo vienu iš pagrindinių sąmokslo teorijos „įrodymų“ apie NASA astronautų, skrendančių į Mėnulį, nebuvimą.
Kodėl žvaigždės nematomos Mėnulio nuotraukose?
Jei skirtumas tarp Saulės matomo šviesumo ir ryškiausios žvaigždės – Sirijaus žemės danguje yra apie 25 magnitūdus arba 10 milijardų kartų, tai skirtumas tarp Mėnulio pilnaties matomo šviesumo ir Sirijaus šviesumo sumažėja iki 11 magnitūdų arba apie 10 tūkstančių kartų.
Šiuo atžvilgiu Mėnulio pilnatis nesukelia žvaigždžių išnykimo visame naktiniame danguje, o tik apsunkina jų pastebėjimą šalia Mėnulio disko. Tačiau vienas pirmųjų būdų išmatuoti žvaigždžių skersmenį buvo išmatuoti Mėnulio disko, dengiančio ryškias zodiako žvaigždynų žvaigždes, trukmę. Natūralu, kad tokie stebėjimai dažniausiai atliekami esant minimaliai Mėnulio fazei. Panaši blausių šaltinių aptikimo šalia ryškios šviesos šaltinio problema iškyla bandant fotografuoti planetas aplink šalia esančias žvaigždes (tariamas Jupiterio analogo ryškumas netoliese esančiose žvaigždėse dėl atspindėtos šviesos yra maždaug 24 magnitūdai, o Žemės analogo tik apie 30 magnitūdų ). Šiuo atžvilgiu astronomams iki šiol pavykdavo fotografuoti tik jaunas masyvias planetas stebėdami infraraudonaisiais spinduliais: jaunos planetos po planetos formavimosi proceso yra labai karštos. Todėl, siekiant išmokti aptikti egzoplanetas aplink netoliese esančias žvaigždes, kosminiams teleskopams kuriamos dvi technologijos: koronagrafija ir nulinė interferometrija. Pagal pirmąją technologiją ryškus šaltinis padengiamas užtemdytu disku (dirbtinis užtemimas pagal antrąją technologiją, ryškaus šaltinio šviesa „nuliuojama“ naudojant specialias bangų trukdžių technikas). Ryškus pirmosios technologijos pavyzdys buvo nuo 1995 m. stebinti saulės aktyvumą nuo pirmojo filtravimo taško. Vaizdai iš kosminės observatorijos 17 laipsnių koronagrafo kameros rodo žvaigždes iki 6 balų (skirtumas 30 balų arba trilijoną kartų).
2013 m. astronomijoje įvyko nuostabus įvykis. Mokslininkai išvydo žvaigždės, kuri sprogo... prieš 12 000 000 000 metų, per tamsiuosius Visatos amžius – kaip astronomijoje vadina milijardo metų laikotarpį, kuris praėjo po Didžiojo sprogimo, šviesą.
Kai žvaigždė mirė, mūsų Žemė dar neegzistavo. Ir tik dabar žemiečiai išvydo jos šviesą – milijardus metų klajojo po Visatą, atsisveikink.
Kodėl žvaigždės šviečia?
Žvaigždės šviečia dėl savo prigimties. Kiekviena žvaigždė yra didžiulis dujų rutulys, kurį laiko gravitacija ir vidinis slėgis. Rutulio viduje vyksta intensyvios termobranduolinės sintezės reakcijos, temperatūra siekia milijonus kelvinų.
Ši struktūra užtikrina siaubingą kosminio kūno spindesį, galintį nukeliauti ne tik trilijonus kilometrų (artimiausia nuo Saulės žvaigždė Proxima Centauri yra 39 trilijonus kilometrų), bet ir milijardus metų.
Ryškiausios iš Žemės stebimos žvaigždės yra Sirijus, Kanopas, Tolimanas, Arktūras, Vega, Kapela, Rigelis, Altairas, Aldebaranas ir kt. 
Jų matoma spalva tiesiogiai priklauso nuo žvaigždžių ryškumo: mėlynos žvaigždės yra pranašesnės spinduliuotės intensyvumu, po to seka mėlynai balta, balta, geltona, geltonai oranžinė ir oranžinė-raudona.
Kodėl dienos metu žvaigždės nesimato?
To priežastis – artimiausia mums žvaigždė – Saulė, į kurios sistemą įtraukta ir Žemė. Nors Saulė nėra ryškiausia ar didžiausia žvaigždė, atstumas tarp jos ir mūsų planetos kosminiais masteliais yra toks mažas, kad saulės šviesa tiesiogine prasme užlieja Žemę, todėl visas kitas silpnas švytėjimas tampa nematomas.
Norėdami asmeniškai patikrinti aukščiau pateiktą informaciją, galite atlikti paprastą eksperimentą. Kartoninėje dėžutėje padarykite skylutes ir vidų pažymėkite šviesos šaltiniu (staline lempa ar žibintuvėliu). Tamsioje patalpoje skylės švytės kaip mažos žvaigždės. O dabar „įjunkite saulę“ – kambario viršutinę šviesą – „kartoninės žvaigždės“ išnyks. 
Tai supaprastintas mechanizmas, visiškai paaiškinantis faktą, kad mes negalime matyti žvaigždžių šviesos dienos metu.
Ar iš kasyklų dugno ir gilių šulinių dienos metu matomos žvaigždės?
Dieną žvaigždės, nors ir nematomos, vis tiek yra danguje – jos, skirtingai nei planetos, yra statiškos ir visada yra tame pačiame taške.
Sklando legenda, kad iš gilių šulinių dugno, kasyklų ir net pakankamai aukštų ir plačių (tilptų žmogui) kaminų matyti dienos žvaigždės. Tai buvo laikoma tiesa rekordiškai daug metų – nuo Aristotelio, senovės graikų filosofo, gyvenusio IV amžiuje prieš Kristų. e., prieš Johną Herschelą, anglų astronomą ir fiziką XIX a.
Atrodytų: kas lengviau - lipk į šulinį ir patikrink! Bet kažkodėl legenda gyvavo, nors pasirodė absoliuti klaidinga. Žvaigždžių iš kasyklos gelmių nesimato. Vien dėl to, kad tam nėra objektyvių sąlygų.
Galbūt tokio keisto ir atkaklaus pareiškimo atsiradimo priežastis yra Leonardo da Vinci pasiūlyta patirtis. Norėdamas pamatyti tikrąjį žvaigždžių vaizdą, matomą iš Žemės, jis padarė mažas skylutes (vyzdžio dydžio arba mažesnes) popieriaus lape ir uždėjo jas ant akių. Ką jis pamatė? Maži šviesos taškeliai – jokio virpėjimo ar „spindulių“.
Pasirodo, žvaigždžių spindėjimas yra mūsų akies struktūros, kurioje lęšiukas lenkia šviesą, turintis pluoštinę struktūrą, nuopelnas. Jei žiūrime į žvaigždes per mažą apertūrą, į objektyvą praleidžiame tokį ploną šviesos spindulį, kad jis beveik nesilenkdamas praeina per centrą. O žvaigždės pasirodo savo tikra forma – kaip mažyčiai taškeliai.
Žinių ekologija. Mokslas ir atradimai: Visata yra begalinė ir joje nėra žvaigždžių skaičiaus. Miško centre, kuris yra mažesnis už Visatą, o medžių nėra tiek daug, kiek žvaigždžių, tarpų nesimato – matymo lauką užstoja kamienai ir lapai. Kodėl tada naktinis dangus nėra pilnas žvaigždžių? Tai yra Olberso paradoksas arba fotometrinis paradoksas. Šiandien mes rasime jam sprendimą.
Visata yra begalinė ir joje nėra žvaigždžių skaičiaus. Miško centre, kuris yra mažesnis už Visatą, o medžių nėra tiek daug, kiek žvaigždžių, tarpų nesimato – matymo lauką užstoja kamienai ir lapai.
Kodėl tada naktinis dangus nėra pilnas žvaigždžių? Tai yra Olberso paradoksas arba fotometrinis paradoksas. Šiandien mes rasime jam sprendimą.
Galingas teleskopas gali pamatyti tiek daug žvaigždžių mažame dangaus kvadrate. Esmė ta, kad jų turėtų būti dar daugiau.
Mokslas vs. Logikos
Mįslė, kodėl naktiniame danguje tiek mažai žvaigždžių, kankino astronomus net moksliškai brandžiame XIX a. Tiesa, per teleskopus mokslininkai matė daug daugiau šviesulių, bet mažiau nei dega begalinėje Visatoje. Po išmoktų kaktų skliautais logika reikalavo, kad naktinis dangus turėtų atrodyti panašiai kaip šalia jo esanti animacija.
Paradokso sprendimas pasirodė dar paprastesnis nei formuluotė.
Nematomos žvaigždės
Pradėkime nuo to, kad praėjusio tūkstantmečio žvaigždžių stebėtojai neklydo. Žemiau esanti nuotrauka padaryta Hablo orbitiniu teleskopu (neįtikėtinai šaunus prietaisas). Čia pavaizduotas gabalas, kurio dydis yra 1/13 000 000 visos dangaus sferos.
Dangus pagal Olberso paradoksą
Visos šios spalvotos žvaigždės yra akiai nematomos galaktikos. Norint padaryti šią nuotrauką, teleskopas turėjo patekti į kosmosą, naudoti itin jautrias matricas ir išlaikyti rėmą ilgiau nei 11 dienų! Tokios technologijos atsirado tik praėjusio amžiaus pabaigoje.
Hablo itin gilus laukas
Jei žmogus matytų viską, ką gali orbitinis teleskopas, naktinis dangus būtų toks pat ryškus kaip mūsų Paukščių Tako rankos centras! Tačiau vis dar yra juodų spragų, kurias Olberso paradoksas paneigia. Atsakymas į šias tuštumas yra ta pati priežastis, kodėl galaktikos yra paslėptos nuo plika akies.
Visata plečiasi per greitai
Jau kartu diskutavome, kaip ir kodėl mus supantis pasaulis pučiasi. Trumpai tariant, šviesa iš tolimų galaktikų nukeliauja iki mūsų didesnį atstumą nei išvyko iš namų. Taip sukuriamas raudonojo poslinkio efektas – sumažėja tolimų žvaigždžių spindulių dažnis ir energija.
Kas iš to seka? Yra tokių tolimų žvaigždžių, nuo kurių spinduliai išnyks dar nepasiekę Žemės. Todėl juodose erdvės bedugnėse yra šviesos – mes jos tiesiog niekada nematome.
Raudonasis poslinkis
Beje, atstumas yra pagrindinis fotometrinio paradokso šaltinis.
Reikia laiko, kol šviesa pasiekia Žemę. 149 600 000 kilometrų nuo Saulės iki mūsų nukeliauja per 8,3 minutės, o nuo žvaigždės Sirijaus – 81360544648396 kilometrų atstumą per 8,6 metų. Kuo didesnis atstumas, tuo ilgiau sklinda šviesa, čia viskas aišku.
Mūsų Visata yra maždaug 13,8 milijardo metų senumo. Tačiau erdvės matmenys yra begaliniai! Galingiausi teleskopai galėjo aptikti šviesą iš 12–13 milijardų metų atstumo. Tai reiškia, kad galaktikos tarpas lieka nematomas – jie yra taip toli, kad radiacija fiziškai nespėjo pasiekti net nepagaunamų neutrinų pavidalu!
Įvykių horizontas labai susijęs su tuo, kodėl juodosios skylės yra juodos.
Visatai plečiantis, šviesa turi nukeliauti dar didesnius atstumus. Ir kada nors pasaulio pakraščiuose plėtimasis prilygs šviesos greičiui – taip bus nustatytas vadinamasis įvykių horizontas. Jis judės vis arčiau mūsų, kol nebebus matomos net artimiausios žvaigždės.
Tai įvyks tik tada, jei plėtra tęsis, o po daugelio milijardų metų. Neseniai rašėme apie didelio masto kosmines nelaimes – net pagauti jas lengviau nei laukti įvykių horizonto prie savo durų.
Pagaliau
PRENUMERUOKITE MŪSŲ "YouTube" kanalą Ekonet.ru, kuriame galite žiūrėti internetinius vaizdo įrašus apie žmogaus sveikatą ir atjauninimą. Meilė kitiems ir sau, kaip aukštų vibracijų jausmas, yra svarbus veiksnys
Pasirodo, Olberso mįslė visai nėra paradoksas – tiesiog fizikos dėsniai neleidžia visoms žvaigždėms apakinti akis iš karto. Tačiau tai negali sustabdyti mokslininkų, ir jie toliau atranda naujas žvaigždes. paskelbta
Paspausk LIKE ir pasidalink su DRAUGAIS!
https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos
Prenumeruoti -
