Zašto je nebo noću mračno?

Dok sedite za računarom i čitate ovaj tekst, trenutna brzina vašeg rotacionog kretanja iznosi oko 465 m/s*, a razlog za to je rotacija Zemlje oko svoje ose. Još jedna posledica Zemljine rotacije je smena dana i noći. U zavisnosti od toga na kom se tačno geografskom položaju nalazite, u toku jedne rotacije određeni broj sati možete uživati u sunčevim zracima, dok preostali period rotacije čini noć.

Na privi pogled, odgovor na pitanje ˝zašto je nebo noću mračno˝ izgleda veoma jednostavan – u toku noći Sunce se nalazi sa druge strane Zemljine polulopte i Sunčevi zraci ne dopiru do delova planete na suprotnoj strani. Ovo objašnjenje jeste u određenoj meri tačno, ali nije potpuno. U toku dana nebo na Zemlji je plavo, a razlog je Zemljina atmosfera. Ukoliko Zemlja ne bi imala atmosferu, kao što je to na primer slučaj sa Mesecom, nebo bi uvek bilo mračno bez obzira na položaj Sunca, a da bismo razumeli pravi razlog zbog koga je noću nebo mračno potrebno je da proniknemo u prirodu Univerzuma i prirodu ljudskog organizma.

Pogled sa Meseca u toku dana. Izvor: NASA

Noćno nebo je prepuno zvezda, milijardi i milijardi zvezda sličnih Suncu. Bez obzira koje parče neba da odaberemo, čak i najsitniju tačku na nebu, ukoliko pogledamo dovoljno daleko naićićemo na zvezdu ili galaksiju, i to može da nas navede da pomislimo da bi kompletno nebo noću trebalo da bude sjajno. Zašto onda to nije slučaj? Zašto je prostor između zvezda koje vidimo noću mračan?

Noćno nebo. Autor: Mark Unrau

Jedan od zanimljivih odgovora koji se nameće je taj da jednostavno svetlost sa velikog broja udaljenih zvezda i galaksija nije još uvek stigla do nas. Činjenica da je Univerzum star oko 13.8 milijardi godina i da se vidljivi Univerzum proteže na nešto više od 90 milijardi svetlosnih godina može da nas navede na pretpostavku da postoji veliki broj zvezda i galaksija koje su toliko daleko od Zemlje da njihova svetlost još uvek nije mogla da stigne do nas.

Iako zvuči veoma zanimljivo, ni ovo nije pravi razlog zbog kojeg je noću nebo ispunjeno mrakom. Teleskop Habl je nedavno otkrio najudaljeniju galaksiju koja je do sada posmatrana, i procenjuje se da je svetlosti sa nje trebalo neverovatnih 13.2 milijardi godina da stigne do Zemlje. Uzevši u obzir starost Univerzuma, možemo da zaključimo da je svetlost zvezda i galaksija nastalih kada je Univerzum bio samo 3.6% današnje starosti uspela da pronađe put do naše planete.

Slika za sada najudaljenije galaksije. Izvor: NASA/ESA/STScI/JHU

Ako nam teleskopi govore da noćno nebo nije mračno, zašto onda tako izgleda? Konačno, nakon nekoliko veoma zanimljivih pretpostavki, na kratko ćemo se pozabaviti prirodom svetlosti i doći i do odgovora na naše postavljeno pitanje.

Svaku česticu svetlosti, odnosno foton, karakteriše određena talasna dužina i frekvencija koju taj foton nosi. Talasna dužina može da varira od manje od jednog pikometra (gama zraci), sve do metara i kilometara (radio talasi). Frekvencija svetlosti varira od nekoliko hiljada herca (radio talasi), pa sve do nekoliko milijardi milijardi herca (10^{19} herca, gama zraci). Svaki foton takođe sa sobom nosi i određenu količinu energije koja je proporcionalna frekvenciji. Što je talasna dužina manja, to su frekvencija i energija fotona veće, i obrnuto, veća talasna dužina znači manju frekvenciju i energiju fotona. Gama zraci imaju najveću energiju, dok radio talasi imaju najmanju.

Talasna dužina i frekvencija elektromagnetnog spektra. Izvor: University of Oregon

Univerzum u kome živimo se konstantno širi i galaksije se sve većom brzinom udaljavaju jedna od druge, a kao posledica širenja Univerzuma javlja se crveni pomak. To znači da svetlost na svom putu kroz Univerzum gubi energiju (smanjuje se frekvencija a povećava se talasna dužina, prilikom čega svetlost prelazi u crveni deo elektromagnetnog spektra) što je izuzetno bitno za naše pitanje.

Crveni pomak usled kretanja zvezde (gore). Izvor: Wikimedia Commons.

Naime, jedna od karakteristika ljudskog oka je i frekvencija svetlosti koju može da opaža. Ljudsko oko je u stanju da opazi samo frekvencije između 430 triliona herca (manje energije, vidljiva kao crvena boja) i 750 triliona herca (više energije, vidljivo kao ljubičasta boja). Te frekvenije odgovaraju talasnim dužinama između 400 i 700 nanometara (milijarditi deo metra).

Noćno nebo je prepuno svetlosti i, kao što smo ranije napomenuli, i najmanji delić neba krije iza sebe zvezdu ili galaksiju čija je svetlost stigla do Zemlje. Ipak, noćno nebo je za nas mračno zato što se Univerzum širi, a svetlost udaljenih galaksija i zvezda na putu do Zemlje gubi energiju i prelazi u onaj deo elektromagnetnog spektra koji nije vidljiv za ljudsko oko.

Habl teleskop. Izvor: http://www.spacetelescope.org/

Kako bi ipak bili u stanju da opažamo svetlost sa dalekih zvezda i galaksija, napravili smo teleskope osetljive na niske frekvencije pomoću kojih uspevamo da iz dana u dan proniknemo dublje u tajne Univerzuma.

* U isto vreme se zajedno sa Zemljom okrećemo oko Sunca brzinom od oko 30 km/s, Sunce rotira oko središta naše galaksije, itd.

Ostavite odgovor

Popunite detalje ispod ili pritisnite na ikonicu da biste se prijavili:

WordPress.com logo

Komentarišet koristeći svoj WordPress.com nalog. Odjavite se / Promeni )

Slika na Tviteru

Komentarišet koristeći svoj Twitter nalog. Odjavite se / Promeni )

Fejsbukova fotografija

Komentarišet koristeći svoj Facebook nalog. Odjavite se / Promeni )

Google+ photo

Komentarišet koristeći svoj Google+ nalog. Odjavite se / Promeni )

Povezivanje sa %s