Wodurch wird Licht im Universum aufgehalten? Welche Faktoren spielen dabei eine Rolle?

15 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Hi,

das ist recht einfach zu beantworten. Zunächst einmal ist das Weltall gar nicht so leer, wie du vermutest, dazu aber später mehr. Viel wichtiger ist es zu wissen, warum das Licht mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt.

Nehmen wir mal einen hypothetischen Referenzstern, dessen Werte nicht real sind, sondern nur der einfachen und verständlichen Rechnung dienen. Wenn du schonmal den Vollmond oder mit einer Sonnenschutzbrille die Sonne beobachtet hast, wirst du unzweifelhaft wissen, dass sie am Himmel in Form einer Scheibe erscheinen. Dies gilt für jedes Objekt am Himmel, also auch Sterne, wenngleich ihre Scheiben geradezu winzig erscheinen.

Nehmen wir für unseren Referenzstern einen Scheibendurchmesser von 1° bei Entfernung x an. Nehmen wir weiter an, bei Entfernung x treffen 100 Photonen des Sterns auf unsere Netzhaut. Nun entfernen wir uns von dem Stern, bis wir die Entfernung 2x erreichen. Erwartungsgemäß besitzt die Sternscheibe nur noch den halben Durchmesser (da wir ja doppelt so weit weg sind wie zuvor) sowohl durch die x-Achse als auch durch die y-Achse. Somit besitzt die Sternscheibe nur noch ein Viertel ihrer scheinbaren Größe - und lässt damit auch nur noch 25 Photonen auf unsere Netzhaut fallen. Oder wie es die anderen User sagten: Die Helligkeit nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Die anderen 75 Photonen, die bei Entfernung x noch auf die Netzhaut trafen, fliegen nun vorbei und landen im Gesicht oder fliegen sogar an deinem Kopf vorbei.

Ein weiterer Geischtspunkt ist, wie bereits angesprochen, dass das Universum nicht so leer ist, wie du annimmst. Genau genommen ist der Begriff Universum hier schon fehl am Platz; denn der absolute Großteil der beobachtbaren Objekte, bis auf wenigste Ausnahmen gehört zu unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße. Und die ist als typische Balspiralgalaxie völlig überfüllt mit kosmischen Gas- und Staubwolken. Genau in Richtung Zentrum der Milchstraße befinden sich in der tat extrem dichte Dunkelwolken, die den Blick ins Znetrum selbst versperren. Wären keinerlei Wolken vorhanden und die Sicht absolut frei, würde das Zentrum der Galaxie unsere Nacht erhellen und mit einer ähnlichen Leuchtkraft wie unser Vollmond erstrahlen. Aber man kann halt nicht alles haben.

Zu guter Letzt wäre dann noch die Lage des Sonnensystems zu nennen. Wir befinden uns nämlich in einer recht sternenarmen Gegend der Milchstraße. Das der absolute Großteil unserer Sternennachbarn selbst so leuchtschwach ist, dass er für das bloße Auge völlig unsichtbar ist, macht diesen Umstand nicht einfacher. Dies sind also die drei Haupgründe, warum wir nur so wenig Sterne am Himmel sehen könnte.

Für all jene, die in unmittelbarer Nähe einer Großstadt leben, und damit meine ich weniger als 100 km bis zur nächsten 100.000 Einwohner-Stadt, kommt noch ein weiterer Punkt hinzu: Lichtverschmutzung. Lichtverschmutzung ist kurzgesagt durch Kunstlicht aufgehellter Nachthimmel. Auch wenn der Himmel schwarz erscheint, so leuchtet er doch in der Tat, oder besser gesagt, er reflektiert das Licht von Straßenlaternen, Autos, Leuchtreklame u.ä. Durch diese diffuse Streulicht werden leuchtschwache Sterne und andere Himmelsobjekte unsichtbar, da der Himmel selbst nun heller strahlt.

Übrigens: Zwar ist die Dichte des Universums wirklich sehr gering, aber man sollte aufpassen, dass man sich diesbezüglich nicht verhaspelt. Den Begriff "Universum" sollte man nur dann verwenden, wenn man wirklich das Universum oder zumindest das sichtbare Universum meint, und nicht, wenn man nur einen Teil meint. Denn obwohl die Milchstraße aus unserer Sicht aus "praktisch Nichts" besteht, ist ihre mittlere Dichte doch rund 50.000.000 mal höher als die mittlere Dichte des Universums. Generell kann man sagen, je kleiner die Strukturen werden, desto höher wird die Dichte. Eine gute Webseite zur Verdeutlichung der Strukturen des Universums ist diese hier:

http://www.atlasoftheuniverse.com/

So, der Text ist wieder mal ein bisschen läger geworden als ursprünglich erwartet. Ich hoffe, damit sind alle fragen beantwortet. Falls nicht -> nochmal fragen. LG

Dunkelwolken versperren den Blick zum Zentrum der Galaxie - (Physik, Licht, Universum)

Wie kann man den bitte die durchschnittliche Dichte des Universums herausfinden :D? Trotzdem super Antwort! Hat mir wirklich geholfen!

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@Flunker

Erstmal Danke für den Stern. Und was die Dichte angeht, so berechnet man sie auf dieselbe Weise, wie sonst auch: Masse durch Volumen.

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@89000

Traut man sich da nicht etwas zuviel zu, wenn man sagt, man kennt die Masse des Universums :D?

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Diese Frage ist in der Literatur zu finden unter dem Stichwort Olbersches Paradoxon. Bei einem unendlich großen Universum müsste der Nachthimmel gleichmäßig hell erscheinen, weil in jeder Richtung unendlich viele Sterne sichtbar sind.

Einfach gesagt sehen wir so wenige Sterne, weil es so wenige gibt, sprich die Anzahl der Himmelskörper und die sichtbare Ausdehnung des Universums sind endlich. Ein bißchen Absorption an Gaswolken und interstellarem Medium kommt dann auch noch dazu, Aber das ist vernachlässigbar. Es stimmt schon, dass ein Photon im Prinzip beliebig weit propagieren kann bevor es in irgendeiner Wechselwirkung vernichtet wird. Die Massenverteilung im Universum ist inhomogen und wir sehen nur einen kleinen Ausschnitt davon.

Danke!

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Wenn Planeten in anderen Sonnensystemen weit weg sind, können wir sie nicht sehen, weil sie einfach viel zu klein sind für das menschliche Auge. Ist doch genau wie auf der Erde, Licht ist am Tag immer da und wird refklektiert trotzdem kannst du nicht jedes einzelne Haar eines Menschen aus 100 Meter Entfernung erkennen. Das Weltall ist unendlich weit, das Auge ist gar nicht dazu fähig so weit entfernte und winzige Dinge zu erkennen, auch wenn Licht drauf fällt.

Da ist was dran. Ich kann mir vorstellen, dass viel weniger Photonen unser Auge erreichen von einem weit entfernten Planeten, als von einem sehr nahen, da nur begrenzt viele Photonen ausgestrahlt werden und deswegen auf Dauer immer "gesprenkelter werden".

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