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
verbraucht 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
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