Warum ist es nachts dunkel? Unsere Sonne beleuchtet nur die ihr zugewandte Seite der Erde. Die Erde dreht sich in 24 Stunden einmal um sich selbst, dadurch scheint die Sonne im Tageslauf über den Himmel zu ziehen. Und steht die Sonne unter dem Horizont, so ist es dunkle Nacht. Doch damit ist die Frage, warum es nachts dunkel ist, keineswegs beantwortet. Denn nachts stehen die Sterne am Himmel - und diese Sterne sind glühende Gasbälle wie unsere Sonne, nur viel weiter entfernt. Deshalb erscheinen sie im Vergleich zur Sonne so klein und unscheinbar. Wenn nun aber das ganze unendliche Universum gleichmäßig mit Sternen angefüllt wäre und Sterne unendlich lange leben, sollte dann nicht unser Blick, egal in welche Richtung wir schauen, irgendwo stets auf einen Stern treffen? Dunkelheit und Unendlichkeit Das Olbers-Paradoxon Egal, wohin wir schauen: Irgendwann müsste unser Sehstrahl auf die Oberfläche eines fernen Sterns treffen, wenn Sterne unendlich lang leuchteten und das Weltall unendlich groß wäre. Die Himmelskugel müsste also an jeder Stelle so hell strahlen, wie die Oberfläche der Sterne. Der Weg, den das Licht von dort zurücklegen muss, ist allerdings lang: Im Mittel trifft der Sehstrahl erst nach 10 hoch 23 Lichtjahren auf die Oberfläche eines Sterns. Es war Johannes Kepler, der 1610 auf dieses Problem hinwies: als Argument gegen die damals heiß diskutierte Möglichkeit eines unendlichen Universums. Denn wenn unser Blick überall auf Sterne träfe, so Kepler, dann müsste der gesamte Himmel an jeder Stelle so hell leuchten wie ein Stern oder wie unsere Sonne. Es wäre also auch nachts taghell. Für Kepler war dies ein klarer Beweis dafür, dass unser Kosmos endlich sein müsse. Heute wird dieses Problem zumeist als "Olbers-Paradoxon" bezeichnet, nach dem Bremer Astronomen Heinrich Olbers, der es 1823 erneut in die Debatte warf. Olbers vermutete, dass Gas zwischen den Sternen das Licht absorbierte und so die Dunkelheit auch in einem unendlichen Kosmos erklärbar mache. Doch er irrte: Das Sternenlicht würde das Gas aufheizen, bis es ebenso hell strahlen würde wie die Sterne selbst. So überzeugend war Keplers Argument gegen ein unendliches, gleichmäßig mit Sternen angefülltes Universum, dass die Astronomen bis Anfang des 20. Jahrhunderts glaubten, unsere Milchstraße sei ein "Insel-Universum", umgeben von unendlicher Leere. Erst in den 1920er Jahren zeigte sich, dass die unscheinbaren "Nebelflecken" keine Gaswolken in der Milchstraße, sondern ferne Galaxien aus Milliarden von Sternen ganz ähnlich der Milchstraße sind. Der Kosmos ist also jenseits der Milchstraße alles andere als leer - und auf die Frage, warum es nachts dunkel ist, muss es folglich eine andere Antwort geben. Dunkelheit und das Alter des Kosmos Zwar ist das Universum nicht - wie im ursprünglichen Argument von Kepler - gleichmäßig mit Sternen angefüllt. Vielmehr sammeln sich die Sterne in Galaxien und diese wiederum in Galaxienhaufen. Doch da über große Entfernungen gemittelt die Verteilung der Materie im Kosmos gleichmäßig ist, bleibt das grundlegende Prinzip erhalten: Unser Blick trifft in einem unendlichen Universum stets irgendwann auf die Oberfläche eines Sterns. Allerdings, und damit nähern wir uns der korrekten Antwort, ist der mittlere Weg von uns zu einem Stern durch die großen Abstände zwischen den Galaxien ziemlich lang: etwa 10 hoch 23 Lichtjahre (hunderttausend Milliarden Milliarden Lichtjahre). Das bedeutet nun auch, dass das Licht eines solchen Sterns 10 hoch 23 Jahre zu uns benötigen würde. Das Universum ist aber nach heutigen Erkenntnissen erst 14 Milliarden Jahre alt - wir können also auch maximal Strahlung aus einer Entfernung von 14 Milliarden Lichtjahren empfangen. Wir überblicken also erst einen Bereich des Kosmos, der um das Zehnbillionenfache zu klein ist, um für einen hellen Nachthimmel zu sorgen. Wird also in ferner Zukunft irgendwann der Nachthimmel taghell sein, weil wir dann einen ausreichend großen Teil des Universums überblicken? Nein, denn schon viel früher wird sämtlicher nuklearer Brennstoff im Kosmos ver- braucht sein. Die Sterne leuchten insgesamt nicht lange genug. Zusammengefasst: Es ist nachts dunkel, weil Licht sich mit endlicher Geschwindigkeit, der Lichtgeschwindigkeit, ausbreitet, unser Kosmos ein endliches Alter besitzt und auch langfristig insgesamt nicht genug Materie enthält, um das ganze Weltall zu erhellen. Quelle: www.weltderphysik.de Dazu eine Ergänzung: Zwar kann ein statisches Universum, das unendlich alt und unendlich groß ist, ausgeschlossen werden, nicht jedoch ein dynamisches unendlich großes Weltall. Dieses wird unter anderem durch die beobachtete Expansion des Weltalls begründet. Ist das Universum nämlich unendlich groß, hat aber nur ein endliches Alter, so hat das Licht von bestimmten Sternen die Erde einfach noch nicht erreicht…. Da sich in den vergangenen 13,8 Mrd. Jahren der Raum stark ausgedehnt hat, befinden sich die Orte, von denen Objekte vor 13,8 Mrd. Jahren Licht ausgesandt haben, heute mehr als etwa 45 Mrd. Lichtjahre entfernt. Die Objekte selbst können sich durch Eigenbewegung innerhalb des Raumes in der Zeitspanne von 13,8 Mrd. Jahren von diesen Orten noch darüber hinaus weiter entfernt haben. Wichtig ist der Unterschied zwischen Unendlichkeit und Unbegrenztheit: Auch wenn das Universum ein endliches Volumen besäße, könnte es unbegrenzt sein. Anschaulich lässt sich dieses Modell folgendermaßen darstellen: Eine Kugeloberfläche (Sphäre) ist endlich, besitzt aber auf dieser Fläche keinen Mittelpunkt und ist unbegrenzt (man kann sich auf ihr fortbewegen, ohne jemals einen Rand zu erreichen). So wie eine zweidimensionale Kugeloberfläche eine dreidimensionale Kugel umhüllt, kann man, falls das Universum nicht flach, sondern gekrümmt ist, sich den dreidimensionalen Raum als Oberfläche eines höherdimensionalen Raums vorstellen. Wohlgemerkt dient dies lediglich der Veranschaulichung, denn das Universum ist in der klassischen Kosmologie nicht in einen höherdimensionalen Raum eingebettet. Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Universum

 

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