Почему они светятся разными цветами?
Кто любит наблюдать за ночным небом, не раз замечал, что оно не просто мерцает, но еще и создает своеобразную «цветомузыку». С Земли мы видим мигание разными цветами: синим, красным, белым, желтоватым. Иногда случается, что одна и та же звезда рядом стоящим людям может «подмигивать» различными оттенками.
Эта красота достигается совпадением нескольких факторов.
Зависимость цвета звезды от ее температуры и возраста
Во-первых, сами звезды имеют различный цвет. Он зависит от интенсивности, температуры термоядерной реакции. Чем выше градус — тем ближе окрас небесного тела к белому или голубому.
По температуре и цвету этих небесных светил астрономы научились определять их возраст. Век звезды конечен. Он начинается со взрыва (в этот период звезда имеет самую высокую температуру) и белое или голубое свечение.
При постепенном снижении интенсивности реакций, цвет меняется и светит сначала желтоватыми, а затем — красными оттенками в конце своего цикла. Цвет главного источника земной жизни, нашей звезды — Солнца, сейчас светло-желтый. То есть она — «дама» среднего возраста, в самом расцвете сил.
«Кривая линза» атмосферы
Во-вторых, наша атмосфера не только разнородна по плотности, но и подвижна. В ней происходят постоянные движения, перемещения слоев и различные завихрения масс воздуха. Поэтому она устраивает нам не только перебои-мигания лучей света.
Ее движущийся состав еще и рассеивает, раскладывает свечение на спектры и преломляет их. Это похоже на работу кривой линзы, причем угол кривизны в ней постоянно меняется. Получается, что мы рассматриваем разноцветные звезды на небе через большую, постоянно движущуюся «линзу».
Что такое звезды и почему они светятся. Почему светят звезды
Звезды – гигантские космические объекты в виде шаров из газа, излучающих собственный свет, в отличие от планет, спутников или астероидов, которые светятся только благодаря тому, что отражают свет звезд. Долгое время ученые не могли прийти к единому мнению,звезды излучают свет, и какие реакции в их недрах заставляют выделять столь большое количество энергии.
История изучения звезд
В древние времена люди думали, что звезды – это души людей, живые существа или гвозди, которые удерживают небо. Они придумывали множество объяснений тому, почему ночью звезды светятся, а Солнце долгое время считали совершенно отличным от звезд объектом.Проблема термических реакций, происходящих в звездах вообще и на Солнце – ближайшей к нам звезде – в частности, давно волновала ученых многих направлений науки. Физики, химики, астрономы пытались разобраться, что приводит к выбросу тепловой энергии, сопровождающемуся мощным излучением.Ученые-химики считали, что в звездах происходят экзотермические химические реакции, в результате выделяется большое количество тепла. Физики не соглашались с тем, что в этих космических объектах происходят реакции между веществами, так как никакие реакции не смогли бы дать столько света на протяжении миллиардов лет.Когда Менделеев открыл свою знаменитую таблицу, началась новая эра в изучении химических реакций – были найдены радиоактивные элементы и вскоре именно реакции радиоактивного распада назвали главной причиной излучения звезд.
Современная теория об излучении звезд
В 1903 году уже устоявшееся представление о том, почему звезды светят и излучают тепло, перевернул шведский ученый Сванте Аррениус, который разработал теорию электролитической диссоциации. По его теории, источником энергии в звездах являются атомы водорода, которые соединяются между собой и образуют более тяжелые ядра гелия. Эти процессы вызываются сильным давлением газа, высокой плотностью и температурой (около пятнадцати миллионов градусов Цельсия) и происходят во внутренних областях звезды. Эту гипотезу стали изучать другие ученые, которые пришли к выводу, что такой реакции синтеза достаточно, чтобы выделить колоссальное количество энергии, которое производят звезды. Также вполне вероятно, чтобы синтез водорода позволял светить звездам на протяжении нескольких миллиардов лет.
Выделяющаяся в недрах звезд энергия передается во внешние области газа, к поверхности звезды, откуда она начинает излучаться в виде света. Ученые считают, что лучи света добираются из ядер звезд к поверхности долгие десятки или даже сотни тысяч лет. После этого звездное излучение добирается до Земли, что тоже требует большого количества времени. Так, излучение Солнца достигает нашей планеты за восемь минут, свет второй по близости звезды Проксимы Центравры доходит до нас за четыре с лишним года, а свет многих звезд, которые можно увидеть невооруженным глазом на небосводе , проделал путь в несколько тысяч или даже миллионов лет.
Как работает телескоп
Что же делает телескоп, позволяя нам без труда наблюдать днем ночные светила? Очевидно, объектив телескопа собирает значительно больше света, чем зрачок глаза. Но в этом смысле изображения звезды и неба равноценны — при наблюдении в телескоп поток света от них в глаз увеличивается в одинаковое число раз, приблизительно равное отношению площади объектива к площади зрачка.
В данном случае гораздо важнее другое — телескоп улучшает разрешающую способность глаза: ведь он увеличивает угловой размер наблюдаемых объектов. При этом та площадка, что при наблюдениях невооруженным глазом проецируется на одну колбочку, в телескоп проецируется сразу на несколько колбочек, и значит на каждую из них приходится пропорционально меньше света (например, если телескоп увеличивает угловой диаметр объектов в, А раз, то наблюдаемая яркость неба уменьшается в А*2 раз). Однако звезда имеет очень малый угловой размер, и ее свет по-прежнему попадает на одну колбочку. Таким образом, свет звезды уже кажется «солидным» на фоне уменьшенной яркости неба. И она становится заметной.
Что же получается: купи телескоп с большим увеличением и можешь рассматривать днем самые слабые звезды? Нет, это не так.
Земная атмосфера неоднородна, поэтому изображение звезды размывается и имеет вполне определенный угловой размер, хотя и очень малый. Ночью, при хорошей погоде, высоко в горах он составляет около 1 угловой секунды. А днем на уровне моря — не менее 2–3 угловых секунд.
Поэтому максимальное увеличение, которое мы можем использовать, будет определяться таким образом, чтобы звезда по-прежнему оставалась точечным источником. Оно равно примерно 30–60 крат. В более сильном увеличении смысла нет: изображение звезды будет проецироваться сразу на несколько колбочек, и станет ослабевать так же, как и яркость неба.
Давайте оценим, насколько слабые звезды становятся видны днем при помощи телескопа.
В ясную погоду дневное небо имеет яркость примерно -5m на квадратную минуту дуги, то есть приблизительно на одну колбочку. Блеск Венеры около -4m. Поэтому будем считать, что звезда становится видна, если ее блеск не более чем на одну звездную величину меньше поверхностной яркости неба с квадратной минуты.
Великая звезда будущего (День 7)
Собрав все 6 звезд, вам необходимо будет возвратиться к Бану, которая ждет вас возле Пардис Дхяй, а затем побеседовать с ней.
Идите в указанное место
После разговора с девочкой отправляйтесь в указанное ею место – оно расположено неподалеку от подземелья «Темная долина». Телепортировавшись, обойдите врата в данж и бегите на запад. На холме вы обнаружите святыню. Подойдите к ней и посмотрите кат-сцену.
Победите врагов
Затем коснитесь механизма и отдайте ему 6 собранных кристаллов. Сразу после этого на вас нападут две волны противников. Первая будет состоять из двух плесенников разных стихий и Гидро моровика, а вторая – из Дендро и Электро плесенников, а также одного Дендро моровика.
Эти мобы не должны составить у вас особых проблем. Как только разберетесь с ними, вас ждет новая беседа с Бану, к которой присоединится Шарма, отец девочки. На этом квест и само событие завершатся. В награду вы получите 60 камней истока, 3 опыта героя, 30 тысяч моры и 6 волшебной руды усиления.
Так видно ли звёзды из колодца?
С телескопом мы разобрались, теперь вернемся к колодцу. Может ли колодец уменьшить яркость неба для находящегося внутри него наблюдателя так, чтобы из него можно было увидеть звезды? В принципе, чисто геометрически, может, перекрыв все поле зрения за исключением маленькой области, поток света от которой будет сравним с потоком света от звезды.
При этом отверстие колодца наблюдателю будет видно лишь как светлая точка, яркость которой увеличится лишь на мгновение, если какая-либо звезда пройдет точно через зенит.При всем желании трудно считать данную процедуру «наблюдением звездного неба».
Высокая труба также может быть использована при наблюдениях звездного неба днем. Ведь она создает воздушный канал, в котором практически нет рассеянного солнечного света. И если эта труба пройдет через всю толщу атмосферы, то сквозь нее мы в любое время суток сможем увидеть звезды! Однако стоит учесть, что практически вся масса воздуха заключена в приземном слое атмосферы толщиной около 20 км. Длинная же должна быть труба!
Таким образом, поверье о наблюдении звезд днем из глубокого колодца, как, впрочем, и из высокой трубы, оказалось мифом. Однако откуда он взялся? Об этом можно лишь догадываться. Возможно, находясь на дне колодца или шахты, кто-то действительно заметил проходящую по небу Венеру. Но это очень маловероятно и в принципе возможно лишь в тропических странах, где Венера бывает видна в зените. Более правдоподобно, что, опустившись в колодец или глубокую пещеру, люди замечали на фоне темных стен освещенные Солнцем пылинки. Возможно, их и принимали за звезды.
НравитсяНе нравится
Зарождение
Рождение звезды, так же как и ее угасание, можно визуально увидеть на ночном небе. Астрономы давно наблюдают за этими явлениями и уже сделали множество открытий. Все они описаны в специальной научной литературе. Звезды — это светящиеся огненные шары невероятно больших размеров. Но почему они светятся, мерцают и переливаются разными цветами?
Эти небесные тела рождаются из диффузной газопылевой среды, возникшей в результате гравитационного сжатия в более плотных слоях, плюс воздействие собственного тяготения. Состав межзвездной среды – это в основном газ (водород и гелий) с пылью твердых минеральных частиц. Наше главное светило – звезда по имени Солнце. Без него жизнь для всего сущего на нашей планете невозможна. Интересно, что многие звезды намного больше Солнца. Почему мы не ощущаем их воздействия и спокойно можем без них существовать?
Наш источник тепла и света расположен близко к Земле. Поэтому для нас существенно ощутим его свет и тепло. Звезды горячее Солнца, больше его по размерам, но они находятся на столь далеких расстояниях, что мы можем только наблюдать их свет, и то только ночью.
Они кажутся всего лишь мерцающими точками на ночном небосводе. А почему мы не видим их днем? Звездный свет похож на лучики от фонарика, который днем едва увидишь, а ночью без него не обойтись – он хорошо освещает дорогу.
Почему звезды не двигаются если планета все время движется. Двигаются ли звезды?
Звездные пути над озером Минневанка в Альберте (Канада)
Движение звезд по небу : влияние вращения Земли вокруг оси и Солнца, особенности точки наблюдения на орбите, собственное движение звезд вокруг центра галактики.
Уже давно доказано, что Земля не является центром Вселенной. Но бывает сложно в это поверить, если долго наблюдать за небом. Наверняка, вы замечали, что не толькоикажется меняют положение, но и звезды двигаются на небе. Конечно, все это объясняется вращением самой планеты. Но у звезд есть собственное видимое движение в пространстве. Так что, если мы говорим, что они движутся, то причина в земном обороте, движении звезд или же в чем-то другом!
У нашей планеты Земля уходит 24 часа на то, чтобы совершить один осевой оборот (с востока на запад). И если вы будете отслеживать звездные пути, то заметите, что они поднимаются на востоке и садятся на западе. Но есть исключения.
Звездные проходы
Звезды, расположенные возле земной оси (северный и южный полюса), вращаются вокруг полюсов. И если местоположение полюса далеко от горизонта, то звезды вообще теряются из вида. То есть, чем ближе вы к полюсу, тем минимальным вам кажется движение звезд (они будто вращаются на одном месте).
Но мы рассмотрели только вращение оси планеты, а ведь есть еще и движение Земли по орбите вокруг Солнца. Один обход вокруг звезды Солнечной системы занимает 365 дней. В этом путешествии можно отследить интересные эффекты. Например, загадка. Ранее ученые удивлялись, почему Красная планета появлялась напротив фоновых звезд, возвращалась, а затем снова оказывалась в предыдущей точке. Позже они поняли, что Земля на своей орбите «догоняла» более далекий Марс, когда он проходил мимо.
На мозаике Марса различим темный базальтовый регион Большой Сирт
На противоположных концах орбитального пути (зимой и летом) можно заметить звезды, которые кажутся сдвинутыми. Мы отдалены от Солнца на 150 миллионов км, но на противоположном конце расстояние увеличивается до 300 миллионов км.
И здесь самое интересное. Представьте, что вы бегаете по футбольному полю и смотрите на здание, расположенное в 1.6 км. По мере вашего смещения здание также будет меняться. То же самое происходит и с орбитальным проходом. Некоторые из ближайших звезд будут двигаться относительно фоновых. Этот эффект называется параллаксом и используется для объектов, находящихся в пределах 100 световых лет.
Параллакс помогает наблюдать за объектом на противоположных концах земной орбиты
Но это не все причины звездного движения. Дело в том, что существуют двоичные системы, где звезды совершают обороты вокруг общего центра масс. Или же звезды расположены во вращающейся галактике. Это также объясняется расширением Вселенной.
Но есть и собственное движение. Гравитация заставляет их вращаться вокруг галактического центра. Конечно, за свою жизнь мы не можем отследить полноценное передвижение, потому что пространство огромное и на это уходит много времени. Самое высокое собственное движение наблюдается у Звезды Барнарда – 10.3 угловых секунды в год.
Цвета ярких звезд
А как насчет ярких звезд?
Давайте посмотрим на созвездие Ориона, а вернее, на две его ярчайшие звезды, Ригель и Бетельгейзе. (Орион — центральное созвездие зимнего неба. Наблюдается по вечерам на юге с конца ноября по март.)
Звезда Бетельгейзе выделяется среди других в созвездии Ориона своим красноватым оттенком. Фото: Bill Dickinson/APOD
Даже беглого взгляда хватит, чтобы заметить красный цвет Бетельгейзе и голубовато-белый цвет Ригеля. Это не кажущееся явление — звезды действительно имеют разные цвета. Разница в цвете определяется только температурой на поверхностях этих звезд. Белые звезды горячее желтых, а желтые, в свою очередь, горячее оранжевых. Самые горячие звезды голубовато-белого цвета, а самые холодные — красные. Таким образом, Ригель намного горячее Бетельгейзе.
Голубые отставшие звезды – звезды голубого цвета
Звезды, находящиеся в звездных скоплениях шарового типа, температура у которых выше температуры обычных звезд, а для спектра характерно существенное смещение к синей области, чем у звезд скопления с аналогичной светимостью, получили название голубые звезды отставшие. Это признак позволяет им выделяться относительно других звезд этого скопления на диаграмме Герцшпрунга-Рассела. Существование таких звезд опровергает все теории эволюции звезд, суть которой заключается в том, что для звезд, которые возникли в один и тот же промежуток времени, предполагается размещение в четко определенной области диаграммы Герцшпрунга-Рассела. При этом единственным фактором, который влияет на точное местоположение звезды, является ее начальная масса. Частое появление голубых отставших звезд вне пределов вышеупомянутой кривой, может стать подтверждением существования такого понятия, как аномальная звездная эволюция.
Специалисты, пытающиеся объяснить природу их возникновения, выдвинули несколько теорий. Наиболее вероятная из них указывает о том, что данные звезды голубого цвета в прошлом были двойными, после чего у них начал происходить или происходит сейчас процесс слияния. Итогом слияния двух звезд становится возникновение новой звезды, имеющей гораздо большую массу, яркость и температуру, чем звезды такого же возраста.
Если верность этой теории удастся каким-то образом доказать, теория звездной эволюции лишилась бы проблем в виде голубых отставших. В составе получившейся звезды имелось бы большее количество водорода, который вел бы себя аналогично молодой звезде. Существуют факты, подтверждающие такую теорию. Наблюдения показали, что чаще всего отставшие звезды встречаются в центральных регионах шаровых скоплений. В результате преобладающего там числа звезд единичного объема, близкие прохождения или же столкновения становятся более вероятными.
Для проверки данной гипотезы необходимо заняться изучением пульсации голубых отставших, т.к. между астросейсмологическими свойствами слившихся звезд и нормально пульсирующих переменных, могут быть некоторые отличия. Стоит отметить, что измерять пульсации достаточно тяжело. На этот процесс также негативно переполненность звездного неба, малые колебания пульсаций голубых отставших, а также редкость их переменных.
Один из примеров слияния можно было наблюдать в августе 2008 года, тогда такое происшествие коснулось объекта V1309, яркость которого после обнаружения возросла несколько десятков тысяч раз, а по прошествии нескольких месяцев вернулась к первоначальному значению. В результате 6-летних наблюдений, ученые пришли к выводу, что данный объект является двумя звездами, период обращения которых друг вокруг друга составляет 1,4 дня. Эти факты натолкнули ученых на мысль, что в августе 2008 года происходил процесс слияния этих двух звезд.
Для голубых отставших характерным является высокий вращательный момент. К примеру, скорость вращения звезды, которая располагается в середине скопления 47 Тукана, в 75 раз превышает скорость вращения Солнца. Согласно гипотезе, их масса в 2-3 раза превышает массу иных звезд, которые располагаются в скоплении. Также при помощи исследований было установлено, что если звезды голубого цвета близко располагаются к каким либо другим звездам, то у последних будет процентное содержание кислорода и углерода ниже, чем у соседей. Предположительно, звезды перетягивают данные вещества с других, движущихся по их орбите звезд, в результате чего возрастает их яркость и температура. У «обворованных» звезд обнаруживаются места, где произошел процесс превращения исходного углерода в другие элементы.
Почему звезды не выглядят зелеными
В цвета излучения черного тела и большинство звезд лежат на Планковский локус (изогнутая черная линия около центра диаграммы), с соответствующей температурой, указанной на кельвины (в CIE 1931 х, у Космос ). Спектральные (радужные) цвета лежат на внешней изогнутой части диаграммы, их длина волны указана в нанометрах.
Кривые черного тела Планка для различных температур и сравнение с классической теорией Рэлея-Джинса.
Звезда обычно близка к черное тело, плюс-минус несколько спектральные линии, поэтому его цвет обычно более или менее похож на цвет черного тела. Цвет черного тела лежит на Планковский локус в середине схемы, показанной здесь. Как видно, этот локус проходит через красные, оранжевые, желтые, белые и голубые области, и действительно можно увидеть много звезд этих цветов. С другой стороны, он не проходит через зеленые, индиго (темно-синие) или фиолетовые области, поэтому звезды, которые, кажется, имеют эти цвета, встречаются редко и зависят от некоторого дополнительного оптического эффекта.
Цвета (черного тела) звезд иногда путают с цветами спектра.[нужна цитата ] Спектральные (радужные) цвета — это цвета на изогнутой части границы диаграммы справа. Как можно видеть, красный, оранжевый, желтый и синий цвета радуги во многом совпадают с цветами черного тела. Однако звезды с пиковым излучением зеленого света также излучают много красного и синего света,[нужна цитата ] и человеческая зрительная система интерпретирует эту смесь цветов как беловатую, а не как зеленую. Таким образом, тот факт, что некоторые спектральные цвета выглядят как цвета звезд, является скорее причудой цветового зрения человека, чем свойством звезд: если использовать такой инструмент, как спектроскоп это лучше при различении длин волн света, тогда все спектральные цвета выглядят совершенно иначе, чем цвета звезд.[нужна цитата ] Все достаточно горячие звезды выглядят примерно одного оттенка синего (а не фиолетового, как утверждается в некоторых популярных аккаунтах). Причина этого в том, что при достаточно высоких температурах (выше примерно 20000 К) все спектры абсолютно черного тела выглядят примерно одинаково в видимом свете, хотя они могут сильно отличаться на более коротких длинах волн.[нужна цитата ] Хотя их максимальная мощность на видимых длинах волн приходится на фиолетовый цвет, они излучают достаточно света на других длинах волн, чтобы выглядеть светло-голубыми: это цвет в конце планковского локуса, а не в конце спектра.[нужна цитата ]Цветовое зрение человека на самом деле сложнее, чем предлагается из объяснения выше, и, в частности, воспринимаемый цвет объекта зависит не только от света, который он излучает, но и от цветов близлежащих объектов. Например, синий объект рядом с красным может казаться несколько зеленоватым; этот эффект объясняет многие явно зеленые звезды.[нужна цитата ]
Какого цвета на самом деле Ригель?
Иногда, правда, все не так очевидно. В морозную или ветреную ночь, когда воздух неспокоен, вы можете наблюдать странную вещь — Ригель быстро-быстро меняет свою яркость (попросту говоря, мерцает) и переливается разными цветами! Иногда кажется, что он голубой, иногда — что белый, а затем на мгновение проскакивает и красный цвет! Получается, что Ригель вовсе не голубовато-белая звезда — она вообще непонятно какого цвета!
Голубой Ригель и отражательная туманность Голова Ведьмы. Фото: Michael Heffner/Flickr.com
Ответственность за это явление лежит целиком и полностью на атмосфере Земли. Низко над горизонтом (а Ригель в наших широтах высоко никогда не поднимается) звезды часто мерцают и переливаются разными цветами. Их свет проходит через очень большую толщу атмосферы, прежде чем достичь наших глаз. По пути он преломляется и отклоняется в слоях воздуха с разной температурой и плотностью, создавая эффект дрожания и быстрой смены цвета.
Наилучший пример переливающейся разными цветами звезды — белый Сириус, который находится на небе по соседству с Орионом. Сириус — ярчайшая звезда ночного неба и потому ее мерцание и быстрое изменение цвета гораздо заметней, чем у звезд по соседству.
Хотя звезды бывают разных цветов, невооруженным глазом лучше всего различаются белые и красноватые. Из всех ярких звезд, пожалуй, только Вега выглядит отчетливо голубоватой.
Вега в телескоп похожа на сапфир. Фото: Fred Espanak
