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zoom RSS 〜夜はなぜ暗いのか・オルバースのパラドクス〜

<<   作成日時 : 2017/12/26 17:50   >>

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画像    子供の頃、従弟が夜はなぜ暗いのかという疑問を話題にしていたが、妙に記憶に残っていた。それは「オルバースのパラドックス」として19世紀のはじめころからドイツの天文学者ハインリッヒ・オルバースによって提起されていた有名な逆説であることを後年知った。
  地球から肉眼で見える星はほぼすべて我々の住んでいる銀河「天の河銀河」に属している。そして、夜輝く星は太陽と同じ恒星でありその数は天の河銀河だけでも2千億はあると言われている。言うなれば、我々の住む天の河銀河だけでも2千億の「太陽」があるこいうことだ。その天の河だけでも、端から端までの距離は10万光年とも言われている。最近のハッブル宇宙望遠鏡による観測で、宇宙には2兆個もの銀河があると発表されている。まあ、ここだけの仮定ではあるが、天の河が普通のサイズとすれば、いわゆる[太陽]が4X10の23乗くらいはあることになる。それだけ莫大な数の太陽がありながらなぜ夜が暗いのか不思議に思うのは私だけではあるまい。
  厳密に言えば、英語で太陽のことをSUNというが固有名詞ではないため、太陽系の太陽を定冠詞を付けてThe Sunと呼んでいるが、便宜上固有名詞のように扱こともある。たとえば、金星とか木星などは固有名詞なのでThe Venus とかThe Jupitorとか呼ばない。月も冷えた星の衛星を意味する普通名詞のmoonを地球の周りを公転する衛星としてThe Moonと呼んでいる。太陽の定義は惑星を持つ恒星のことであり、惑星を持とうが持つまいが真っ赤に燃え盛る我が太陽と同じ星が満天に輝いているということになる。
  それなのになぜ暗いのか。オルバースは、密集した林にたとえてこの矛盾を問いかけている。もし、密度の濃い一様な木が生えている林の中にいるとすれば、木の幹が重なり合って隙間なく林立し、壁になり林の外が見えないように、夜空の星も星の光の天井を形成して眩いほど明るいはずなのになぜ夜は暗いのか、と
問いかけたのである。その当時の天文学では、宇宙は無限で、時間的には永遠であると考えられ、オルバースはさらに星が一様に均一に存在していると仮定して逆説を立てたのであろう。もう少しオルバースの逆説の根拠に触れてみよう。夜空の星の光の明るさは観測者からの距離の自乗に反比例し、その星の後背には同じく距離の自乗に比例した星の数が増えてゆき、その積は常に1になり、一番近い星の明るさの星が夜空を隙間なく埋め尽くすはずだというのである。遠い星は光は弱くなるが、その代わりに数が益々増えてゆき結果として近い星も遠い星もその光の総和は常に一定して無限に夜空を覆うはずだと主張していた。
  しかし現在の天文学は、ビッグ・バンににより宇宙が開闢し、膨張し続けているということが現代の定説とされ、銀河も星も永遠ではなく我々人間のように寿命があるとされている。したがって、19世紀のオルバースの学説における宇宙の無限性と永遠性という逆説の前提そのもが崩れている。そして夜空が暗い理由は、遠い彼方の星の光がビッグ・バン以来の時間ではまだ地球に届いていない星の光もあり、あるいは地球に届く前に寿命が尽きてしまい届いていない星もたくさんあるためだというのである。さらに、宇宙が有限であり、星の絶対数が夜空を明るくするには足りないのかもしれない。したがって、夜はオルバースの逆説は成り立たたず暗いということらしい。
  もう一つの説明方法は、宇宙が高速で膨張しているため、ドップラー効果によって、赤偏倚(Red Shift)しているからだと言われている。光も電磁波の一種で、すべての電磁波は秒速30万キロメートルであり、即ち周波数と波長はトレード・オフの関係にあり、周波数と波長の積、即ち電磁波の速度は波長・周波数の違いに関わらず常に一定である。膨張によって光源が高速で遠ざかり、波長が長くなり赤外線以上の波長になると光しての明るさを失うため、数多くの星(太陽)が光を失うか衰えて夜空を明るくするには及ばないという説明である。
  正直に言えば、筆者である私もそれほどわかっているわけではななく、また人間は自分の体験した範囲でしかものごとを考えられない。空は上空に行っても青空が広がっているように感じるが、飛行機で高度が上がり4万フイートも上空に上がれば空は昼間でも青黒く暗くなり翼だけがやたらと輝いている、完全な宇宙では昼間でも夜のように暗く、反射する物体だけ太陽光に明るく照らされている状態だという。空気中のちりやゴミが反射して昼間明るく感じるが、宇宙空間は昼も夜も真っ暗のままで星が輝いているはずだろう。夜が暗いことは、人間の生活にとってもロマンがあり、休息があり、人間も植物も夜間に成長し、地球環境の過熱を防止するなど自然の摂理の上では夜は無くてはならないものであり、同時に暗くなくてはならない。天の創造主は実に見事に宇宙を調和させている。

 

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