Brilliance și luminozitatea stele

Brilliance și luminozitatea stele

Atunci când se uită la cer imediat lovit de diferența de stele straluceasca.

Cea mai stralucitoare stea de pe cer de noapte - Sirius (α Canis Majoris) - deja ușor în creștere deasupra orizontului, ne atrage cu splendoarea ei, în timp ce stelele vecine devin vizibile doar la o altitudine destul de mare (3-5 °).

stele Carul din Carul Mare este ușor de văzut, chiar și la cerul orașului într-o lună plină, și în țară într-o noapte fără lună ochiul liber vede clar pe cer câteva mii de stele.

Dar uita la cer prin binoclu, odată ce ați înțeles că există o mulțime de stele a căror luminozitate este prea slab cu ochiul liber.

Chiar și în cele mai vechi timpuri, astronomii au încercat să-și exprime diferența în strălucirea numerelor de stele. Stelele au fost împărțite în șase grupe, numite magnitudini.

Cele mai străluciți numite stele de primă mărime, un pic duller - stelele de-a doua magnitudine etc. cea mai mică stelele care pot distinge ochiul .. (desigur, gol, telescopul a fost inventat mult mai târziu), atribuite stelele de a șasea magnitudine.

De obicei, această divizare prin strălucirea stelelor în șase grupuri asociate cu numele de Hipparchus (secolul II î.Hr.), Care a folosit pentru prima dată această diviziune în catalog stea compilat. Astfel, vorbind de „magnitudine stelare“, se înțelege strălucire, nu mărimea stelei.

Toate stele - și mai strălucitoare, și cel mai slab - parea mereu astronomilor puncte de lumină, fără să aibă dimensiuni.

Numai la începutul secolului XX. capabil să măsoare dimensiunea unghiulară a unora dintre ele, și cel mai recent, la sfârșitul secolului XX. au fost obținute drive-uri de imagine unele stele deosebit de mari și din apropiere. Desigur, acestea sunt complet imposibil de distins cu ochiul, chiar înarmat un telescop bun.

Putem doar ghici motivele pentru oamenii de știință din vechime a intrat șase grupe, șase magnitudini. Cel mai surprinzător faptul că noțiunea de mărime în știință au supraviețuit până în zilele noastre și este folosit de astronomi moderni!

Desigur, aceste zile conceptul de magnitudine pentru a obține o definiție exactă. Acum, acest lucru nu este un grup de stele aproximativ aceeași luminozitate.

magnitudine aparentă - un număr care poate fi determinată pentru fiecare stea ca prestatia ei de luciu în termenii unui observator terestru.

Ce cantitate fizică ce percepem ca stelele strălucesc?

Măsurătorile au arătat că ochii noștri se simt creat de lumina stele. și anume cantitatea de lumină incidență pe unitatea de timp pe site-ul pe unitatea de suprafață, orientate perpendicular pe razele.

Percepția noastră de psihofiziologicã iluminare se supune legii lui Weber-Fechner. când se schimbă iluminarea schimbă exponențial percepția noastră într-o progresie aritmetică.

Această descoperire a fost făcută în secolul al XIX-lea. dar astronomii antici au urmat în mod inconștient acest model: ele sunt atât de împărțite stelele pe valoarea pe care raportul mediu al iluminării produse de stelele prima și a doua valori, este aproape exact egal cu raportul dintre iluminare a stelelor a doua și a treia valoare, și așa mai departe ..

astronomii moderni păstrat această tradiție specificând ușor iluminări ei curent cu un raport generat corpurile de iluminat cu magnitudini diferite de una, prin definiție, considerată a fi de 5 √100 = 2,5118864. ≈ 2512.

Logaritmul această valoare (lg10 2/5) este egal cu exact 0,4.

Astfel, iluminările relative de 100 corespunde unei diferențe de luciu exact 5 magnitudini.

Pentru concizie, termenul „magnitudine“ după numărul corespunzător este înregistrat ca m superscript (lat magnitudo -. Valoare). De exemplu, expresia „5 magnitudinile“, scrie astronomul ca 5 m.

Ia unele stele pentru atribuirea standard si un anumit magnitudine (în general - aleatoare), puteți compara cu ea în flux luminos toate celelalte stele și de a determina magnitudini lor.

În cazul în care L1 și L2 - Iluminarea prima și a doua stele, și m1 și m2 - magnitudini lor, atunci

L1 / L2 = 2,512 m2 -m1 sau m1 -m2 = -2,5 · lg (L1 / L2)

Semnul minus în a doua dintre aceste formule înseamnă că mai luminos steaua, cea mai mică valoare de amploarea acestuia. Aproape potrivire exactă a coeficienților din formulele (2,512 și 2,5) au avut loc întâmplător doar pentru că lg (2512.) = 0,4 = 1 / 2.5.

Folosind aceste formule, este posibil să se extindă conceptul la o magnitudine corpurilor de iluminat, care sunt inaccesibile pentru ochiul liber, până în mod arbitrar slab.

stele magnitudini care poate monitoriza spațiul și cele mai mari telescoape de la sol, aproape de 30 m.

Desigur, strălucească în magnitudini nu sunt exprimate întotdeauna de un număr întreg, deoarece instrumentele moderne bazate pe sol măsoară luminozitatea stelei la cea mai apropiată sutime sau chiar o miime de o magnitudine (și în afara atmosferei chiar și o precizie mai mare).

Măsurătorile au arătat că unele stele foarte luminoase strălucească mai mult decât stelele de primă mărime; A trebuit să-i dea un zero și chiar magnitudine negativă. Astfel, luciul este Sirius -1,5 m.

Mărimile pot fi măsurate strălucire nu numai stele, dar, de asemenea, planete, Luna, Soarele, în general, toate corpurile ceresti. Fluxul de lumină de la soare corespunde -26,8 m. și luna plină de pe lună este -12,7 m.

Pe un cer întunecat cu vederea normala vede steaua ochiul liber la 6 m. și astfel de stele în tot cerul în jurul valorii de 5000; Ei au numit ca strălucitoare, iar acestea sunt incluse într-un catalog special de stele luminoase. stele estompat este mult mai mult decât luminos. Catalogul B1.0 US Naval Observatory include o stea aproximativ 21 m. și tot în ea aproximativ un miliard de stele.

Până în prezent, am discutat magnitudinile vizuale măsurate de ochiul uman sau un dispozitiv care are aceeași sensibilitate față de razele de diferite culori pe care ochiul uman.

Dar amploarea și pot fi măsurate cu instrumente sensibile în mod diferit la raze de diferite lungimi de undă decât ochiul. Apoi, rezultatele se vor dovedi diferite pentru stele de aceeasi luminozitate vizual, dar culori diferite. (Naked ochi încrezător sentiment de diferențele de culoare în stele luminoase, compara, de exemplu, Rigel de culoare alb și Betelgeuse roșu în constelația Orion.) Adoptat prin definiție, că albul spectrale stele din clasa A0, a căror lumină nu este slăbită de praf interstelar, magnitudinile ar trebui să fie aceeași măsurată prin orice dispozitive.

Atunci când astronomii au început să folosească această fotografie, am constatat că fotografiile stelelor roșcate noapte cerul par mult mai slab decât stelele albe și albăstruie aceeași strălucire vizuală.

Faptul că prima emulsie au fost mai sensibile la albastru decât razele galben și roșu, în comparație cu ochii noștri. Apoi m-am născut conceptul de magnitudine fotografic (nu foarte strict, deoarece emulsia sunt diferite, cu diferite sensibilități la razele de diferite culori). magnitudini fotografice de stele roșii mai mult vizual (deoarece aceste stele strălucesc în lumină albastră mai puțin).

Unele instrumente sunt mai sensibile la roșu și sunt mai puțin sensibile la razele albastre decât ochiul; măsurată cu instrumente, cum ar stele roșii de mărime mai mică decât o valoare numerică vizuală.

culoare stele poate fi estimată prin compararea cu magnitudinile măsurate prin instrumente sensibile la diferite regiuni ale spectrului. Pentru a face acest lucru, se calculează indicatorul de culoare - diferența dintre mărimile corespunzătoare. De exemplu, a fotografic (MPG) și vizual (mv) magnitudinea poate crea indicele de culoare (CI - indice de culoare): CI = mpg - mv.

Culoarea stelelor poate fi determinată și de un singur dispozitiv, care este sensibil la o gamă largă de spectru, dacă ai pus în fața lui diferite filtre de culoare și prin intermediul lor pentru a măsura luciu. frecvent utilizate filtre B (albastru, albastru) și V (vizual, vizual, t. E. galben-verde).

Indicele de culoare (B-V), care este o diferență între mărimile măsurate cu filtrele B și V, înlocuit în CI modernă valoare astrofizica. Indicele de culoare (B-V) este zero pentru stele albe, pentru negativ și pozitiv pentru roșu albăstrui.

Toate magnitudini, am vorbit până acum (fotografic, vizual magnitudine V și V), sunt magnitudine aparenta. Acestea au fost obținute așa cum se vede de pe Pământ, și, prin urmare, reflectă în mare măsură diferența de distanța față de steaua decât o diferență adevărat în puterea radiației.

În plus, spațiul dintre Pământ și stelele nu este gol - ea a găsit eclipsând interstelare norii de gaz-praf. Numai prin luarea în considerare diferența de distanțele față de stele, și puterea de absorbție a luminii interstelar, puteți utiliza magnitudinile aparente pentru compararea a (putere) radiații stele adevărată luminozitate.

Rețineți că, în slăbirea luminii vizibile a stelei este de a face o contribuție substanțială și atmosfera Pământului. E într-un grad diferit slăbește razele de diferite culori (puternice - albastru, mai slab - rosu), iar proprietățile sale optice depind foarte mult de locul de observare și înălțimea unei stele deasupra orizontului: ambii factori afectează grosimea coloanei de aer de-a lungul liniei de vedere. Și din punctul de observație în plus, depinde și de puritatea aerului. Toți acești factori trebuie să fie luate în considerare în timpul măsurării, este necesar, după cum spun astronomii, pentru a corecta magnitudinile aparente ale absorbției de lumină în atmosfera terestră. În tabelele magnitudini se referă de fapt la un observator din afara atmosferei terestre.

Distanța de la pământ la soare este de aproximativ 150 de milioane de kilometri; aceasta se numește unitate astronomică (a. e.) și este folosit pentru a indica distantele in cadrul sistemului solar.

Sun - cea mai apropiată stea. Printre alte stele cele mai apropiate de noi triplu sistem - o stea dublă luminoasă α Centaur și însoțitorul său slab Proxima Centauri și Proxima a trei cel mai apropiat - ea chiar un pic mai aproape de noi decât alfa Centaur, iar acest lucru a câștigat numele său: latină Proxima înseamnă „imediată“. Ea ne dă un exemplu de ceea ce luminozitatea aparentă nu depinde numai de distanța până la steaua: Proxima pic mai aproape de noi decât alfa Centaur, dar mai slabă decât fiecare dintre componentele sale este de aproximativ 10 m. Distanța de la Pământ la Proxima 267 000 a. e. După cum vedeți, pentru a măsura distanțele față de stele unitate astronomica este prea mic.

În literatura științifică și populară, distanța până la stele de multe ori indică în ani lumină. Acest nume este înșelător: un an de lumină - unitatea nu este timpul, iar lungimea egală cu distanța pe care o rază de lumină se deplasează într-un an. O distanță de 4.2 la comunicarea Proxima. an.

În literatura de specialitate distantele astronomice la stele sunt de obicei exprimate în parseci (PC) - distanța de la care raza orbitei Pământului, orientat perpendicular pe linia de vedere, văzută dintr-un unghi de 1“. Și pentru că unghiul este egal cu al doilea 1/206265 radian, apoi PC = 1 și 206265. e. = 3,26 comunicații. an.

În general, unghiul la care raza stelei este vizibilă pe orbita Pământului, se numește paralaxă ( „parseci“ înseamnă doar „a doua paralaxă +“). În aceste unități, distanța până la Proxima este de 1,3 buc.

Adevărata luminozitatea stelei exprimată cu magnitudinea absolută.

Pentru valorile vizibile (m) pentru a merge la absolut (M), aveți nevoie pentru a calcula ce magnitudine steaua ar fi în cazul în care a fost plasat pe un standard adoptat de o distanță de 10 PC-ul de la noi și, în același timp, să excludă absorbția luminii în spațiul interstelar:

M = m + 5 - 5 · lg r - A,

în care Μ - mărime absolută, m - magnitudine aparentă, r - distanța (în parseci), A - Star lumină atenuare datorită absorbției luminii de către interstelar exprimată în magnitudini.

Folosind această formulă, nu trebuie uitat faptul că toate cele trei valori fotometrice (M, m și A) trebuie să fie un singur sistem: vizual, fotografic, B, V, sau oricare alta, dar nu neapărat în același.

Magnitudinea absolută vizuală a Soarelui este de aproximativ cinci. Prin urmare, în cazul în care soarele este de la noi la o distanță „standard“ de 10 PC-ul, atunci poate fi văzut cu ochiul liber, dar ar fi pierdut printre multe alte stele de-a cincea magnitudine. Și dacă „standard“ distanța Rigel mai aproape (β Orion), ar fi o stea -7,5 m; astfel de stele luminoase în cerul nostru de noapte, nu la toate.

Deci, amplitudinea absolută a unei stele este direct legat de capacitatea sa de radiații, care astronomii numesc luminozitatea.

Luminozitatii stelei poate fi măsurată în unități fizice (de exemplu, în wați), dar astronomii sunt din ce în ce exprimă luminozitatea de stele în ceea ce privește luminozitate solară.

Valoarea luminanței depinde de ordinea în care se măsoară intervalul spectrului, prin urmare, vorbim de optică, infraroșu, ultraviolet și alte luminozitate stelare.

Dacă puterea totală măsurată a radiației stelare pe întreg spectrul electromagnetic, o astfel de luminozitate numită bolometru. Soarele este de aproximativ 4 · 26 octombrie wați.

Majoritatea stele valorile absolute variază -10-20. Diferența de magnitudinile absolute 30 înseamnă diferența în luminanța trilioane (10 12) din nou. După cum puteți vedea, stelele variază în luminozitate este extrem de puternic.

Mai multe materiale:

articole similare