Фотометрический парадокс.

[Trotsky]

Фотометрический парадокс — один из парадоксов дорелятивистской космологии, заключающийся в том, что в стационарной Вселенной, равномерно заполненной звездами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска.

В самом деле, в какую бы область небесной сферы мы бы ни посмотрели, там есть какая-нибудь звезда и человеческий глаз "поймает" её луч. Причём такая картина должна наблюдаться в любой точке неба. И оно (небо) в этом случае должно всегда быть ослепительно ярким.
Однако этот очевидный вывод в повседневной реальности не подтверждается.

[Dim4ikk]

Trotsky, я еще в детстве размышлял над этой дилемой. К примеру, если новые звезды все рождаются и рождаются, то скоро ночное небо будет все ярче и ярче и наступит момент, когда ночью будет светло как днем.
На самом деле очевидно, что 1) звезды очень мелкие штуки и не могут закрывать сколько-нибудь значимую часть неба. При большом их скоплении они будут вылядеть как тумманость или пыль (пример - млечный путь). 2) звезды имеют обыкновение остывать и гаснуть, но это немного не в тему. 3) чем дальше звезда, тем менее она яркая. 4) По текущим представлениям вселенная конечна. Граница видимых звезд - 13-14 млрд. лет.
Ели эти данные перевести в цифры, то можно вывести график зависимости яркости звездного неба от расстояния. Мне кажется, что кривая будет нисходящей.

[temch]

правильно ли я понял, если

Сообщение от Trotsky

этот очевидный вывод в повседневной реальности не подтверждается

значит Вселенная не стационарна? Trotsky, Вы об этом?

[temch]

вот еще вспомнилось, что кроме звезд то есть еще и дыры черные... они могут поглащать свет... а еще есть темная материя... так что не все так просто, то есть Вселенная не просто огромная комната с равномерно распределенными лампочками...

[Patrick Bateman]

Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния, да и межзвездное пространство поглощает свет и рассеивает его.
Упустят деталюшку и рожают парадоксы.

[Trotsky]

Сообщение от Patrick Bateman

Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния, да и межзвездное пространство поглощает свет и рассеивает его.
Упустят деталюшку и рожают парадоксы.

Некоторый (небольшой) вклад в уменьшение яркости ночного неба вносит красное смещение галактик. Действительно, далекие галактики имеют в (1+z) большую длину волны излучения, чем галактики на близких расстояниях. Но длина волны связана с энергией света по формуле ε=hc/λ. Поэтому энергия фотонов, принимаемых нами от дальних галактик, в (1+z) раз меньше. Далее, если из галактики с красным смещением z вылетают два фотона с интервалом времени δt, то интервал между принятием этих двух фотонов на Земле будет в еще в (1+z) раз больше, стало быть, интенсивность принятого света во столько же раз меньше. В итоге мы получаем, что суммарная энергия, поступающая к нам от далеких галактик, в (1+z)² раз меньше, чем если бы эта галактика не удалялась от нас вследствие космологического расширения.

В прошлом делались попытки разрешить этот парадокс предположением, что облака космической пыли экранируют свет далеких звезд. Однако это объяснение неправильно: пыль сама должна нагреваться и светиться также ярко, как звезды. Другое объяснение заключалась в том, что Вселенная устроена иерархически, подобно матрешке: каждая материальная система входит в состав системы более высокого уровня. Однако это предположение отвергается в современной космологии, основанной на космологическом принципе, согласно которому Вселенная однородна и изотропна.

[Varan]

Б...ть, вы про астрофизику слыхали?
Тема почему-то напоминает что-то типа "А вот Земля и Солнце взаимно притяг-ся, почему они не столкнулись?"

Научный, епть, раздел.

[Oleg R]

Сообщение от Varan

вы про астрофизику слыхали?

Ты на тротского не гони, он про астрофизику знает. Он незря написал

Сообщение от Trotsky

Фотометрический парадокс — один из парадоксов дорелятивистской космологии

Видимо учитывая релятивистские эффекты удалось этот парадокс разрешить. Что-то там про горизонт событий было, может так?

[temch]

Сообщение от Trotsky

пыль сама должна нагреваться и светиться также ярко, как звезды.

почему пыль должна нагреваться и светиться?

[Oleg R]

Сообщение от temch

почему пыль должна нагреваться и светиться?

да потому что забыли про

Сообщение от Patrick Bateman

Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния, да и межзвездное пространство поглощает свет и рассеивает его.
Упустят деталюшку и рожают парадоксы.

з.ы. как я понимаю если участок неба кажется черным (невидно звезды) то это незначит что по этому направлению действительно нет звезды, просто чувствительность твоего глаза не позволяет увидеть свет, возьми телескоп, если всеравно невидно, возьми более лучший телескоп, ежели и тогда неулавливаешь ниодного фотона, проверь включен ли сам телескоп.

[Trotsky]

Из википедии:
Правильное объяснение фотометрического парадокса предложил знаменитый американский писатель Эдгар По в космологической поэме «Эврика» (1848 г.); подробное математическое рассмотрение этого решения было дано Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) в 1901 г. Оно основано на конечности возраста Вселенной. Поскольку (по современным данным) более 13 млрд. лет назад во Вселенной не было галактик и квазаров, самые далекие звезды, которые мы можем наблюдать, расположены на расстояниях около 13 млрд. св. лет. Это устраняет основную предпосылку фотометрического парадокса — то, что звезды расположены на любых, сколь угодно больших расстояниях от нас. Вселенная, наблюдаемая на больших расстояниях, настолько молода, что звезды еще не успели в ней образоваться. Заметим, что это нисколько не противоречит космологическому принципу, из которого следует безграничность Вселенной: ограничена не Вселенная, а только та часть ее, где успели за время прихода к нам света родиться первые звезды.
Собственно, и тема эта родилась после прочитания статьи в Википедии.
Просто хотелось услышать мнение форумцев по данному вопросу.

[Oleg R]

Сообщение от Trotsky

самые далекие звезды, которые мы можем наблюдать, расположены на расстояниях около 13 млрд. св. лет

уверен что таких звезд вполне много чтобы зрительно они покрыли всё небо если бы их было видно. более серьёзная причина "отсутствия" звезд это затухание и красное смещение (длина волны вышла из видимого диапазона). это лично мое мнение и я ниначто не претендую и не спорю.
добавлю, пришло в засыпающую голову:
Trotsky, в первом посте на картинке в секторе на расстоянии R - 2 звезды, а на R3 - 4 звезды. Из за расширения вселенной чем дальше тем меньше плотность. Суммируем фотоны от 2 звезд на R, 2 на R2, 4 на R3 и т.д. Получается прогрессия где каждый следующий член меньше предидущего. Я непомню как плотность зависит от расстояния, но вроде такая прогрессия должна сойтись, а значит бесконечно большой яркости небудет с такого сектора. Даже если такую прогрессию обрезать тринадцатью миллиардами св. лет, то всеравно яркость будет больше чем первый член, что говорит в пользу важности затухания.
Хотя может чего-то путаю, заранее извиняюсь.

[Trotsky]

Вот интересно, сколько фотонов ну, к примеру среднего серединного видимого спектра может увидеть средний человеческий глаз? Сотню? Тысячу? Миллион?

[Oleg R]

Сообщение от Trotsky

Вот интересно, сколько фотонов ну, к примеру среднего серединного видимого спектра может увидеть средний человеческий глаз? Сотню? Тысячу? Миллион?

при полной темноте счет идет толи на десятки, толи на единицы.

[mozg1986]

прикольный раздел, почаще буду сюда заглядывать...
Про звезды - мне всегда было интересно, действительно ли вселенная однородна, есть ли у нее какие-нибудь границы и что за ними, откуда вообще взялась такая куча материи и действительно ли ее количество безгранично (а иначе из чего же будут формироваться все новые и новые звезды в бесконечной вселенной)... короче, вопросов куча (как представлю себе бесконечную вселенную - так аж перебирает всего, бррр....)

[Trotsky]

Сообщение от Oleg R

при полной темноте

Oleg R, не улавливаешь противоречия, вернее, несуразицы?

[mozg1986]

Hаиболее высокая чувствительность у глаза, адаптированного к темноте (наблюдатель должен пробыть в темноте не менее 30 минут). Максимум чувствительности глаза приходится на длину световой волны 506 нм. Минимальная порция энергии, которую воспринимает глаз при этой длине волны, равна 2.10-18 Дж. Примерно 5 фотонов должны попасть в одно и то же место сетчатки за 1 миллисекунду, чтобы человек что-то увидел.

У кривых чувствительности дневного и ночного зрения максимумы приходятся на разные длины волн. 555 нм - для дневного, а 506 нм - ночного. Hазывается это "эффект Пуркине" (он же Пуркинье).

Пуркинье в 1825 году заметил, что яркость голубых и красных дорожных знаков в разное время суток разная: днём обе краски одинаково яркие, а на закате голубая кажется более яркой, чем красная. При наступлении более глубоких сумерек цвета совсем блекнут и, вообще, начинают восприниматься в серых тонах. Красный цвет воспринимается как черный, а голубой как белый. Этот феномен связан с переходом от колбочкового зрения к палочковому при снижении освещенности.

Кстати, есть один фокус с чуствительностью глаз, который используют астрономы-любители. Посмотрите в темную ясную ночь на звезды. Сосредоточтесь на какой нибудь не яркой звезде. Посмотрите так несколько секунд, после чего отведите взгляд чуть чуть в сторону. Вы увидите, что яркость звезды увеличилась. Происходит это по двум причинам. Во-первых, колбочки, расположенные ближе к центру - менее чувствительны, во-вторых, сетчатка имеет свойство уставать. Т.е. если вы смотрите на одну точку в течении нескольких десятков секунд, вы увидите, что она начнет пропадать со временем.

Видят ли кошки в темноте? Почемy y кошек глаза светятся в темноте?

Чувствительность человеческих глаз и что видит кошка в темноте В полной темноте - не видят. Hо пpи такой освещенности, котоpая человеком воспpинимается yже как темнота (напpимеp пpи свете звезд) кошки видят достаточно хоpошо. Глаза y кошек в темноте не светятся. "Светятся" глаза y кошек в полyмpаке, когда свет падает на глаза под опpеделенным yглом. Пpоисходит это от того, что за сетчаткой y кошек pасположено зеpкало. И в pезyльтате тот свет, что не поглотился в сетчатке отpажается и снова пpоходит чеpез сетчаткy. Чем достигается yвеличение чyвствительности. А то, что не поглотилось пpи втоpом пpоходе, выходит назад чеpез зpачок. Этот-то свет мы и видим.

[Oleg R]

Сообщение от Trotsky

Oleg R, не улавливаешь противоречия, вернее, несуразицы?

я имел ввиду это:

Сообщение от mozg1986

Hаиболее высокая чувствительность у глаза, адаптированного к темноте (наблюдатель должен пробыть в темноте не менее 30 минут).

Сообщение от mozg1986

Примерно 5 фотонов должны попасть в одно и то же место сетчатки за 1 миллисекунду, чтобы человек что-то увидел.

т.е. постороннего освещения нет.
з.ы. неужели я похож на кретина, который будет в полной темноте считать фотоны, которых нет.

[Trotsky]

Oleg R, я имел ввиду не это.

Сообщение от Trotsky

Вот интересно, сколько фотонов ну, к примеру среднего серединного видимого спектра может увидеть средний человеческий глаз?

В вопросе уже итак заложено, что темно, т.к. если человек пытается разглядеть 1000 фотонов, то понятно, что темно.

[Varan]

Слуште, а как выглядит фотон? А то тут все их видят, а мне вот по одиночке как-то не прих-сь.

[Астроном]

Фотон - в первую очередь электромагнитная волна! А как выглядит магнитное поле? И как выглядит электрическое поле? Можно ли их увидеть? Коле6ание этих полей, движущееся в пространстве и есть свет, соотв. минимальная неделимая порция света и есть фотон.
О чувствительности глаза. Говорят, что глаз видит мгновенно, не "накапливая" свет, как фотопленка. Но это не совсем так. Человек способен уловить вариации светового потока, если их длительность более 0.1сек. Именно это время есть время накопления света глазом. Где-то в одной умной книге был расчет. Адаптированному к темноте человеку давали посмотреть на некий оч. слабый источник света, и увеличивая его яркость регистрировали порог видимости этого источника. Потом поток от источника измерялся, выяснялось, что в глаз попадало за 0.1 с в среднем 18 фотонов.
А насчет бесконечной вселенной чуть позже напишу... времени сейчас мало у меня..

[Varan]

http://www.krugosvet.ru/articles/23/.../1002304a4.htm
Всем поклонникам созерцания Фотонов!

[Trotsky]

Сообщение от Астроном

Фотон - в первую очередь электромагнитная волна!

Фотон в равной степени электромагнитная волна и частица.

Сообщение от Астроном

А как выглядит магнитное поле? И как выглядит электрическое поле? Можно ли их увидеть?

Естественно, мы видим не сами фотоны (как они выглядят).
Вообще, логично под словом "видим" понимать поглощение фотонов клетками сетчатки и вызываемые этим поглощением электробиохимические процессы.

Сообщение от Varan

Всем поклонникам созерцания Фотонов!

Достаточно плоский юмор, мало относящийся к существу вопроса.

[Varan]

Сообщение от Trotsky

Достаточно плоский юмор,

не усёк, где.

[Dr.PC]

Сообщение от mozg1986

А то, что не поглотилось пpи втоpом пpоходе, выходит назад чеpез зpачок. Этот-то свет мы и видим.

поправлю: это свет мы не видим, т.к. он поглотился сетчаткой. мы видим свет, не поглащённый сетчаткой даже на втором проходе.

Про звёзды пока не думал - лень. Потом как-нибудь.

[Oleg R]

Сообщение от Dr.PC

поправлю: это свет мы не видим, т.к. он поглотился сетчаткой. мы видим свет, не поглащённый сетчаткой даже на втором проходе.

Dr.PC, внимательнее, mozg1986 верно написал.

[Dr.PC]

простите.. именно поэтому и не хочу думать щас про звёзды..