Warum ist es Nachts Dunkel?


Lasst uns hier die langen dunklen Winternächte mit etwas Astronomie und Sternenschein versüßen. Hier ein Text dazu, den ich vor zwei Jahren in meine Astroliste schrieb. Wer Podcasts von euch hört, findet bei #Florian #Freistetter in seinen #Sternengeschichten auch eine schöne Abhandlung zu dieser Frage.

 

Auf keinen Fall möchte ich hier diese müßige, nicht enden wollende Diskussion wegen der Zeitumstellung wieder anfachen. Jetzt ist es halt so, und es wird Abends wieder eine Stunde früher dunkel. Das sollte uns Astronomen eigentlich freuen, denn wir müssen dann eventuell nicht so lange aufbleiben, bis es dunkel genug ist.
Wer im Norden lebt, kann sich immerhin vieler schöner Nordlicht-Nächte erfreuen, denn momentan ist glaub die Sonne recht aktiv. Nicht zuletzt, stehen uns ja die Weihnachtstage mit all ihren Lichtern bevor.

Wie gesagt. Keine Diskussion über die Zeitumstellung. Wenn es nach mir ginge, würde ich die Sommerzeit einfach auch im Winter lassen und gar nicht mehr umstellen.

Heute möchte ich mich hier etwas über die Frage auslassen, weshalb es überhaupt dunkel in der Nacht wird.
Natürlich,. Klar. Dunkel wird es dann, wenn wir uns von der Sonne abwenden, so dass es auf der anderen Seite der Erde Tag werden kann.
Das reicht aber als Erklärung nicht. So viele Sterne stehen am Himmel.
All diese Sterne senden uns ihr Licht.
Wie man in einem Wald stehend nach allen Seiten hin auf mehr oder weniger weit entfernte Bäume blickt, sollte unser Blick in einem einigermaßen homogen mit Sternen und Galaxien angefüllten Universum stets auf Sterne fallen, die ihr Licht zu uns senden.
Natürlich sind sie ungleich viel weiter von uns entfernter als unsere Sonne, deren gleißend helles Licht wir empfangen. Dennoch. Frei nach dem Motto, dass Kleinfieh auch Mist macht, sollten sich diese kleinen, aber sehr zahlreichen Lichtpünktchen zu einem hellen Strahlen addieren, welches der Pracht unserer Sonne in nichts nachsteht.
Somit sollte es Nachts auch hell sein, zumindest längst nicht so dunkel, wie wir das alle Nacht wahrnehmen.

Dass sich Lichtpunkte in der Tat zu einem brauchbaren hellen Kontinuum addieren können, beweist die alte Maßeinheit für Lichtstärke, das Candela, (Cd)  die Kerze. Zündet man in einem Zimmer eine Kerze an, so erhellt sie den Raum in gewisser Weise. Zündet man zwei, drei oder mehr Kerzen an, so wird die Lichtzunahme nicht einfach als doppelt, dreifach etc. empfunden, sondern eher als etwas irgendwie geartetes exponentielles. oder logarithmisches. Das akustische Pendant hier wäre ungefähr das Dezibel, ein logarithmisches Maß für Schallintensität.
Aber lassen wir das.
Wie gesagt. Gleich den nacheinander angezündeten Kerzen, sollten die Leuchtpünktchen am Himmel sich zu einer beträchtlichen Helligkeit addieren.

Auf dieses Paradox, dass es nachts eben dunkel ist, stieß 1826 der Arzt und Astronom Heinrich Willhelm Olbers  und wies darauf hin. Seitdem wird dieses Problem als Olbersches Paradoxon bezeichnet.

Viele Lösungsansätze wurden diskutiert, um die nächtliche Dunkelheit zu erklären.
Naheliegend wäre beispielsweise, dass undurchsichtige Staub- und Gaswolken uns die Sicht auf die Sterne verwehren. Dieser Ansatz muss jedoch leider verworfen werden, da diese Wolken die Strahlung der Sterne absorbieren würden. Das führte dazu, dass die Wolken sich aufheizen und mit der Zeit sich selbst zu sichtbaren Strahlern entwickelten.

Die Auflösung liefert unser heutiges Wissen über die Entwicklung unseres Universums.
Immer besser werdende Teleskope erlaubten einen immer tieferen Blick in das Innere unseres Universums.
Aufgrund der räumlichen Verteilung von Galaxien, sowie ihrer im Spektrum u .a. von Milton Humason nachgewiesenen Rotverschiebung, postulierte der belgische Priester Georges Lemaître im Juni 1927 die Expansion des Weltalls im Einklang mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Hubble veröffentlichte zwei Jahre später, 1929, mit zusätzlichen Daten denselben linearen Zusammenhang zwischen der Rotverschiebung und der Verteilung extragalaktischer Nebel, zog jedoch nicht die physikalische Schlussfolgerung einer Expansion des Weltalls und vermutete ein bisher unentdecktes Naturprinzip hinter der Rotverschiebung. Dennoch wird in der öffentlichen Wahrnehmung diese Entdeckung Lemaîtres häufig Hubble zugeschrieben.
Wie auch immer. Das Universum dehnt sich aus, und wie wir seit Mitte der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts wissen, sogar beschleunigt.
Für diese Entdeckung gab es vor ein oder zwei Jahren sogar einen Nobellpreis.

 

Zur Erinnerung:
Ich erklärte in anderem Zusammenhang schon, was die Rotlichtverschiebung ist. Aus dem Alltag kennen wir den dafür verantwortlichen Effekt, den Doplereffekt von vorbeifahrenden Krankenwagen her, die sich bei Annäherung höher anhören und deren Sirenen bei der Vorbeifahrt dann wieder tiefer zu klingen scheinen.
Entfernt sich ein leuchtendes kosmisches Objekt, z. B. ein Stern oder eine Galaxie von uns, dann sehen wir sein Licht leicht in das langwelligere rote Licht verschoben. Bei Annäherung ist sein Licht etwas ins Blau-Spektrum verschoben.

Nun aber zurück zu Olbers und seinem Problem.
Das Weltalter, multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit, definiert die Grenze des für uns beobachtbaren Raumes. Objekte, die jenseits dieser Grenze liegen, können wir noch nicht wahrnehmen, da ihr Licht unterwegs zu uns ist, uns aber noch nicht erreicht hat.
Durch die Expansion des Weltalls wird die Energie dadurch verringert, dass die Rotlichtverschiebung die Wellen dehnt.
Somit erreicht uns je weniger Strahlungsenergie, desto weiter die beobachtete Region von uns entfernt ist.
Das prominenteste Beispiel ist die kossmische Hintergrundstrahlung. Kurz nach der Entstehung des Universums aus dem Urknall heraus, erfüllte diese Strahlung gleißend hell das gesamte damals noch sehr kleine Universum.
Heutzutage ist das Universum derart ausgedehnt, so dass diese Strahlung dermaßen in die Länge gezogen ist, dass lediglich eine Strahlung übrig blieb, die unser Universum ungefähr um drei Grad Kelvin erwärmt.
“Früher einmal”, vor 14 Miliarden Jahren, war diese Strahlung dem Auge sichtbar, hätte es eines gegeben, das sie hätte schauen können.
Derzeit ist die Strahlung vom Dopler-Effekt in die Länge von Mikrowellen gedehnt.

Wer sich nun nachts fragt, weshalb es dunkel wird, darf somit messerscharf kombinieren, dass sich das Universum ausdehnt.

Liebe Grüße und einen schönen Sonntag wünscht euch

euer Gerhard.

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