فضا بر خلاف آسمان آبی رنگ سیاره ما کاملا سیاه و تاریک است، این مسئله بدیهی به نظر می رسد و همه ما در فیلم های فضایی دیده ایم که فضای خارج از جو زمین تیره و تار است اما علت آن چیست؟
این سوال اگرچه ساده به نظر می رسد اما در واقع یکی از مسائل دشوار علم نجوم محسوب می شود که پاسخ دادن به آن برای قرن ها ذهن دانشمندانی همچون یوهانس کپلر، ادموند هالی و ویلهلم اولبرس را به خود مشغول کرده است.
در ادامه مطلب قصد داریم درباره علت سرد و تاریک بودن فضا صحبت کنیم، با کوکا همراه باشید.
چرا فضا تاریک است؟
برای پاسخ به این سوال باید به دو مورد توجه داشته باشید:
اول این که چرا آسمان ما در طول روز آبی دیده می شود؟ به این سوال در مطالب قبلی دانستنی ها پاسخ دادیم و گفتیم که نور خورشید با مولکول های اتمسفر زمین برخورد کرده و در همه جهات پراکنده می شود، رنگ آبی نتیجه همین پراکندگی است.
زمانی که یک بخش از زمین در سایه قرار می گیرد و از خورشید دور می ماند آسمان تیره شده و شب از راه می رسد زیرا از هیچ منبع دیگری مانند خورشید نور دریافت نمی کند.
در حالی که اگر در کره ماه زندگی می کردیم می دیدیم آسمان شب و روز آن هیچ تفاوتی با هم نداشته و همیشه تاریک است زیرا ماه مانند زمین اتمسفر ندارد، این مسئله در عکس هایی که از سفینه فضایی آپولو بعد از فرود در ماه ارسال شده به وضوح قابل مشاهده است.
دوم این که اگر جهان ما پر از ستاره است پس چرا نور آن ها باعث نمی شود آسمان ها همیشه روشن باشند؟
با توجه به این که جهان بی نهایت بزرگ و قدیمی است انتظار می رود آسمان شب از نور همه ستارگان موجود در آن روشن باشد زیرا در هر طرف آسمان که نگاه می کنیم تعدادی ستاره به چشم می خورد با این حال می دانیم که فضا سیاه و تاریک است، اینجا است که به تناقض معروفی می رسیم که به آن پارادوکس اولبرس گفته می شود.
توضیحات مختلفی برای رفع سردرگمی ناشی این تناقض ارائه شده است، بهترین پاسخ در حال حاضر این است که اگرچه جهان ما سن زیادی دارد اما بی نهایت پیر نیست و حدود ۱۵ میلیارد سال قدمت دارد.
به عبارت دیگر حداکثر فاصله ای که در آن قادر به دیدن نور اشیا هستیم ۱۵ میلیارد سال نوری می باشد و نور ستارگان دورتر از این فاصله هنوز در راه هستند و به ما نرسیده اند پس نمی توان انتظار داشت در روشنایی آسمان ما نقشی داشته باشند.
دلیل دیگر این که با دور شدن یک منبع نور از ما، طول موج نور آن طولانی تر می شود و این یعنی بیشتر به رنگ قرمز متمایل خواهد شد. از آن جا که کهکشان ها در حال دور شدن از ما هستند نور ستاره های آن ها که به رنگ قرمز تغییر کرده اند احتمالا وقتی به ما می رسند دیگر حتی قابل رویت نمی باشند.
مانند صدای آمبولانس که وقتی نزدیک ما است صدای واضح و بلندی دارد اما با دور شدن صدایش بسیار کم می شود، این اثر را اثر داپلر می گویند.
چرا فضا سرد است؟
در بعضی فیلم های فضایی دیده ایم وقتی فضانوردی بدون لباس مخصوص فضانوردی در فضا رها می شود فورا یخ می زند اما علت سرد بودن فضا چیست؟
برای پاسخ به این سوال باید بگوییم سرد بودن یا نبودن فضا به این بستگی دارد که مقابل خورشید قرار داشته باشیم یا در سایهو حتی اگر در سایه باشیم باز هم فضا آن قدر سرد نیست که فورا یخ بزنیم!
اگر یک فضانورد با لباس مخصوص در فضا رها شود آن بخش از بدنش که رو به خورشید است گرم می شود و بخشی که در سایه است به دلیل سیستم داخلی لباس فضانوردان در دمای متوسط باقی می ماند، مانند زمانی که در یک شب سرد خارج از منزل آتش درست کرده و کنار آن نشسته ایم.
دمای بخش های تاریک ماه به ۲۴۵ – درجه سانتی گراد می رسد در حالی که بخش هایی که سمت نور خورشید قرار دارند دمای ۱۱۵ درجه سانتی گراد دارند. ما معمولا چنین سرما و گرمای شدیدی را در سطح زمین تجربه نمی کنیم زیرا اتمسفر زمین دخالت کرده و درجه هوا را متعادل می سازد اما در سیاره های بدون اتمسفر این تغییرات شدید دمایی طبیعی است.
اما علت سرد بودن فضای قرار گرفته در سایه چیست؟ پاسخ این است که سرما صرفا عدم وجود گرما است و از آن جا که خورشید منبع بی پایان گرما در منظومه شمسی است بنابراین اگر بخشی از فضا در معرض نور خورشید نباشد و هوا یا زمینی وجود نداشته باشد که بتواند انرژی نور خورشید را به سمت آن انتقال دهد پس هیچ منبع گرمایی دیگری نخواهد داشت.
هر نقطه از جهان که به طول کامل از تمام منابع گرمایی از جمله خورشید دور بماند در نهایت تا دمای انجماد پیش خواهد رفت اما اگر در چنین فضایی قرار بگیریم بلافاصله منجمد نمی شویم زیرا انتقال سریع گرما به تماس یا هوا نیاز دارد که فضای خلا فاقد هر دوی آن ها می باشد، به همین دلیل مکانیسم تابش گرمایی و سرد شدن بسیار کندتر صورت می گیرد.
خلاصه این که اگر فضانوردی بدون لباس مخصوص در فضای به دور از نور خورشید قرار بگیرد بلافاصله یخ نخواهد زد!
