Почему звезды мерцают и переливаются разными цветами?
Довольно часто звезды на небе заметно мерцают — вспыхивают, дрожат, быстро меняют яркость. Хотя мерцание звезд мешает проведению качественных астрономических наблюдений, благодаря этому явлению ночное небо кажется живым и близким.
Особенно заметно мерцание звезд в ветреные и морозные ночи, а летом сильное мерцание указывает на приближение сильного циклона. Зимой нередко звезды вдобавок переливаются разными цветами, подобно драгоценным камням на свету. Это относится прежде всего к звездам, находящимся невысоко над горизонтом. Так, ярчайшая звезда ночного неба, Сириус, мерцает и переливается разными цветами почти всегда, привлекая к себе повышенное внимание.
Даже самые красивые фотографии ночного неба не могут передать мерцание звезд. Фото: Руслан Мерзляков
В чем причина подобных явлений?
Мерцание и переливание звезд разными цветами — это не свойства, присущие самим звездам, а явления, порождаемые земной атмосферой. Воздушная оболочка нашей планеты неспокойна: массы воздуха находятся в постоянном движении — поднимаются и опускаются, сдвигаются в разные стороны. Кроме того, они имеют разную температуру и плотность в зависимости от высоты над поверхностью Земли, атмосферных течений и еще множества факторов. Как результат, в атмосфере образуются воздушные линзы и призмы, преломляющие и отклоняющие проходящий через них свет далеких небесных светил.
Но ведь это всего лишь воздух, можете возразить вы. Как он может играть роль призмы или линзы?
Свету все равно, что перед ним — твердый материал, воздух или жидкость. Свет неизбежно преломляется на границе двух сред, имеющих разную плотность. Чем больше разница в плотности, тем заметнее преломляется свет. Классические примеры — призма или стакан с водой. Ложка, стоящая в стакане, кажется надломленной из-за преломления света на границе воздуха и воды.
Так как воздушные массы в атмосфере имеют разную плотность в зависимости от высоты, течений, образующихся то тут то там ячеек Хэдли и других факторов, то они сами по себе способны играть роль таких призм и линз, пусть и довольно слабых. Когда свет звезды проходит через линзу, он приходит к нам усиленным, когда отклоняется — приходит ослабленным. Это быстрое колебание света мы и называем мерцанием.
Почему звезды мерцают и переливаются разными цветами. Источник: Natskies Observatory
Что касается переливания звезд разными цветами, то и здесь причиной является циркуляция воздуха в атмосфере. На примере обычной призмы видно, что свет разной длины волны искривляется по-разному. То же происходит и со светом звезды, когда он проходит сквозь воздушные призмы. Но до нас доходит то один цвет, то другой, то третий. Если фотографировать такую дрожащую и мерцающую разными цветами звезду очень короткими экспозициями, то на фотографиях мы увидим буквально всю палитру цветов!
Звезды мерцают гораздо сильнее у горизонта, чем в зените, поскольку их свет проходит через большую толщу воздуха. Рисунок: Bob King / Большая Вселенная
Нам осталось лишь объяснить, почему звезды, расположенные низко над горизонтом, мерцают и переливаются разными цветами гораздо сильнее, чем звезды вблизи зенита. Объяснение на удивление просто: прежде чем дойти до наших глаз, свет от низко расположенных звезд проходит через бо́льшую толщу атмосферы! Соответственно, и искажается он гораздо сильнее.
А в космосе звезды тоже дрожат и мерцают? Конечно, нет! Летая по орбите вокруг Земли за пределами плотных слоев атмосферы, космонавты наблюдают ровный и спокойный свет звезд.
Почему звезды мерцают?
Теперь, когда наступила зима и солнце заходит намного раньше, вы можете начать замечать предметы в ночном небе, которых раньше не видели. Может быть шоком видеть яркие мигающие огни в небе, чуть выше горизонта, похожие на НЛО!
Но на самом деле, это всего лишь яркие звезды, или, может быть, планета вроде Венеры, сияющая так ярко, что Вы можете видеть их невооруженным глазом. Итак, если мигающие огни не от НЛО, пытающегося общаться, то что же вызывает «мерцание» света?
Тогда вы замечаете, что есть и другие яркие звезды прямо над головой (в зените). Но их свет мигает не так сильно, как яркие звезды, расположенные низко на небе вдоль горизонта. Почему? Почему звезды мерцают больше в зависимости от их угла от горизонта?
Ответ прост! Воздух, который заставляет вас дышать и оставаться живым на Земле, также мешает вашему глазу и звездам. Когда свет распространяется из космоса в нашу атмосферу, он сталкивается с карманами воздуха, которые имеют разную температуру и, следовательно, разную плотность.
Более плотный и холодный воздух замедляет свет, заставляя его путь преломляться или изгибаться вместо того, чтобы оставаться прямым. Эти случайные изменения пути света вызывают изменение яркости и положения звезды на небе. Техническим термином, обозначающим этот эффект мерцания звездного света, является сцинтилляция.
Чем больше света проходит через воздух, тем более турбулентным становится полет, а значит, и более мерцающим свет. Свет от объектов прямо над головой (в Зените) проходит через меньшее количество воздуха по сравнению со звездами у горизонта, поэтому они мерцают меньше!
Затем вы замечаете, что Венера мерцает меньше, чем ближайшая яркая звезда низко на горизонте… Почему? Свет от звезды исходит с такого большого расстояния (скажем, на десятки световых лет), что ведет себя как точечный свет (точечный источник). Поскольку Венера намного ближе к Земле, чем звезда (около 6 световых минут), ее свет больше похож на крошечный диск, чем на точку. Более крупный объект в небе с большим количеством лучей света, попадающих на ваш глаз, усредняет изменения яркости и положения. Поэтому они выглядят менее искаженными по сравнению со звездой, которая представляет собой всего лишь один луч света, преломляемый воздухом.
То, где вы находитесь, также влияет на уровень турбулентности, с которой вы сталкиваетесь. Почему? Есть несколько преимуществ размещения больших телескопов и обсерваторий на вершинах гор, одним из которых является меньшая турбулентность! Чем выше ваша высота, тем меньше атмосферы между вашим прибором и звездами.
Но если вы хотите получить лучшее изображение звездного объекта, то поместите свой телескоп в КОСМОС! Есть несколько телескопов космического базирования, таких как телескоп Хаббл и телескоп Джеймса Уэбба (запуск которого запланирован на 2021 год), с помощью которых, находясь над атмосферой, можно получать звездные снимки высокого разрешения, невозможные с Земли.
Почему звезды мерцают и переливаются разными цветами?
Причины свечения небесных тел
Звезды и другие космические объекты, которые человек способен видеть невооруженным глазом в ночное время, — это небесные тела, имеющие гигантские размеры. Их невозможно оценить с земли, они кажутся миниатюрными точками, но на самом деле, их свечение настолько яркое, что преодолевает огромное расстояние до поверхности планеты.
Звезды имеют преимущественно форму неправильного шара, неровные края, а состоят из газа. Внутри них происходит непрекращающаяся термоядерная реакция. Из-за постоянно протекающих процессов газовое содержимое накаляется, возникает свечение. На самом деле, излучение — это относительно ровный и непрерывный поток. Иллюзию мерцания можно увидеть, находясь только на поверхности Земли.
Проходя через атмосферу, лучи преодолевают огромное расстояние, барьер между космосом и планетой. Эта дистанция характеризуется неоднородным составом, все слои имеют разную температуру и показатели плотности, что способствует многократному преломлению света. Благодаря таким физическим процессам, человек может наблюдать такой необычный оптический эффект, как звездное мерцание.
Однако если наблюдать за небесными телами с другого ракурса, например, с поверхности Луны, некоторых других планет или с борта космического корабля, то можно увидеть, что звезды не моргают. Это объясняется полным отсутствием атмосферы, свечение космических тел становится непрерывным и ровным.
Атмосфера разнородна не только по плотности, она еще и постоянно движется:
Движение атмосферного состава способствует рассеиванию и разложению свечения на спектры, при этом преломляя их. Физики объясняют это, как работу кривой линзы с изменяющимся углом. Другими словами, человек смотрит на звезды сквозь огромную призму.
Наиболее ярко и разными цветами переливаются те небесные тела, которые расположены не слишком высоко над горизонтом. Самой яркой звездой, привлекающей к себе внимание практически в любое время года, является Сириус. А согласно народным приметам, летом сильное мерцание указывает на приближающееся резкое изменение погоды из-за сильного циклона.
Необычайно красивое свечение мешает ученым проводить астрономические наблюдения, однако именно это явление позволяет небу выглядеть таким близким и живым.
Зависимость оттенка мерцания от температуры
Прежде всего, стоит отметить, что каждая из звезд имеет собственный цвет. Этот параметр зависит от температурных показателей и интенсивности происходящей внутри термоядерной реакции. Чем больше градус, тем ближе оттенок небесного тела к голубоватому или белому. Именно они являются самыми горячими, превосходя даже солнечную поверхность. Желтые и красные звезды холоднее.
Пронаблюдать смену цветов при нагревании можно на примере накаливания металлической поверхности. По мере нагрева окраска исходного материала будет меняться от ярко-красного до ослепительно белого при самой высокой температуре. В зависимости от того, какой свет испускают небесные тела, астрономы определяют их приблизительный возраст:
Так, Солнце, имеющее ярко-оранжевое свечение, на сегодняшний день можно отнести к «средневозрастной категории». Именно такой теорией ученые объясняют, почему звезды мерцают разными цветами.
Особенности излучения планет
Следует иметь в виду, что не все космические объекты, заметные на ночном небосводе, имеют способность загадочно мерцать и сверкать. Планеты не излучают свет, их можно отличить по внешнему виду даже издалека: они имеют форму не точек, а горящего диска с четко очерченными, ровными краями. Это звезды, которые миллионы лет назад погасли и в составе которых уже нет газа.
Сами по себе планеты не светятся, а только являются поверхностью для отражения лучей расположенного рядом небесного тела. В известной человеку системе таковым является Солнце.
Еще один признак, по которому планеты можно отличить невооруженным глазом, — их перемещение на фоне звездного неба. С Земли без профессиональных приборов хорошо видны Юпитер и Венера с желтоватым свечением, иногда появляется Марс с характерным красным диском. Другие погасшие космические гиганты можно наблюдать только при помощи астрономической техники.
К счастью, любоваться красотой небосвода, зная, почему мигают звезды, и как их отличить от планет, можно без приборов. Безоблачной ночью в местах, где нет ярких городских огней, это удивительное явление восхищает и завораживает, успокаивает и заставляет мечтать.
Журнал «Все о Космосе»
Почему звёзды мерцают, и как отличить планеты от звезд невооруженным глазом?
Отличить простым глазом звезду от планеты очень легко, даже не зная карты неба. Планеты сияют спокойным светом, звёзды же всё время мерцают, будто вспыхивают, дрожат, меняют яркость, а яркие звёзды невысоко над горизонтом ещё непрестанно переливаются разными цветами. Звёзды, стоящие над горизонтом, мерцают заметнее, чем горящие высоко в небе; звёзды белые мерцают сильнее, чем желтоватые и красноватые.
Как это обычно видно в телескоп показано на видео:
Мерцание вовсе не присуще самим звёздам – оно придаётся им земной атмосферой, через которую лучи звёзд должны пройти, прежде чем достигнуть глаза. Поднявшись выше неспокойной газовой оболочки нашей планеты, сквозь которую мы рассматриваем вселенную, мы не заметили бы мерцания звёзд: они светят там спокойным, постоянным светом.
Причина мерцания — та же, что заставляет дрожать отдалённые предметы, когда в знойные дни почва сильно нагрета Солнцем. Звёздному свету приходится пронизывать тогда не однородную недвижимую среду, а газовые слои различной температуры и различной плотности. В подобной атмосфере словно рассеяны многочисленные оптические призмы, выпуклые и вогнутые линзы, непрестанно меняющие своё расположение. Лучи света претерпевают в них многочисленные отклонения от прямого пути, то сосредоточиваясь, то рассеиваясь. Отсюда — частые изменения яркости и окраски звезды. Конечно, это свойство атмосферы очень мешает астрономам. Поэтому такое большое значение придаётся телескопам, находящимся за пределами земной атмосферы, как, например, «Кеплер» и «Хаббл»: отсутствие атмосферы не только не искажает и не ослабляет свет, идущий от звёзд, но и позволяет повысить точность любых измерений. Именно с помощью телескопа «Кеплер» было открыто большинство экзопланет, невидимых с Земли. Существует и другое очень важное направление современной науки, которое позволяет компенсировать искажения, вносимые атмосферой, – адаптивная оптика.
Но почему же планеты, в отличие от звёзд, не мерцают, а светят ровно и спокойно? Ведь свет от них проходит через ту же самую атмосферу, а значит, должен претерпевать такие же серьёзные изменения. Дело в том, что планеты гораздо ближе к нам, чем звёзды, поэтому они представляются глазу не точкой, а светящимся кружочком, диском, хотя и столь малых размеров, что вследствие их слепящей яркости эти размеры почти неощутимы (т.е. у них есть измеряемые угловые размеры). Каждая отдельная точка такого кружка мерцает, но перемены яркости и цвета отдельных точек совершаются независимо одна от другой в разные моменты времени, а потому усредняются и сглаживаются. Ослабление яркости одной точки совпадает с усилением яркости другой, так что общая интенсивность света планеты остаётся неизменной. Таким образом, планеты представляются нам немерцающими потому, что их видимый диск мерцает сразу в нескольких точках, но в разные моменты времени – и это всё сглаживается и усредняет.
Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Почему звезды мерцают и переливаются разными цветами?
Вглядываясь в бесконечное ночное небесное пространство, можно увидеть, как переливаются и мерцают разными цветами космические тела. Кажется, что одни вспыхивают и затухают, другие — дрожат, а третьи — вообще меняют свою яркость. Ученые приводят научные объяснения тому, почему звезды мерцают, а также из-за чего это явление особенно заметно в морозную или ветреную ночь. Создается впечатление, что само мироздание способно ввести человека в необъяснимый транс.
Причины свечения небесных тел
Звезды и другие космические объекты, которые человек способен видеть невооруженным глазом в ночное время, — это небесные тела, имеющие гигантские размеры. Их невозможно оценить с земли, они кажутся миниатюрными точками, но на самом деле, их свечение настолько яркое, что преодолевает огромное расстояние до поверхности планеты.
Звезды имеют преимущественно форму неправильного шара, неровные края, а состоят из газа. Внутри них происходит непрекращающаяся термоядерная реакция. Из-за постоянно протекающих процессов газовое содержимое накаляется, возникает свечение. На самом деле, излучение — это относительно ровный и непрерывный поток. Иллюзию мерцания можно увидеть, находясь только на поверхности Земли.
Проходя через атмосферу, лучи преодолевают огромное расстояние, барьер между космосом и планетой. Эта дистанция характеризуется неоднородным составом, все слои имеют разную температуру и показатели плотности, что способствует многократному преломлению света. Благодаря таким физическим процессам, человек может наблюдать такой необычный оптический эффект, как звездное мерцание.
Однако если наблюдать за небесными телами с другого ракурса, например, с поверхности Луны, некоторых других планет или с борта космического корабля, то можно увидеть, что звезды не моргают. Это объясняется полным отсутствием атмосферы, свечение космических тел становится непрерывным и ровным.
Атмосфера разнородна не только по плотности, она еще и постоянно движется:
Движение атмосферного состава способствует рассеиванию и разложению свечения на спектры, при этом преломляя их. Физики объясняют это, как работу кривой линзы с изменяющимся углом. Другими словами, человек смотрит на звезды сквозь огромную призму.
Наиболее ярко и разными цветами переливаются те небесные тела, которые расположены не слишком высоко над горизонтом. Самой яркой звездой, привлекающей к себе внимание практически в любое время года, является Сириус. А согласно народным приметам, летом сильное мерцание указывает на приближающееся резкое изменение погоды из-за сильного циклона.
Необычайно красивое свечение мешает ученым проводить астрономические наблюдения, однако именно это явление позволяет небу выглядеть таким близким и живым.
Зависимость оттенка мерцания от температуры
Прежде всего, стоит отметить, что каждая из звезд имеет собственный цвет. Этот параметр зависит от температурных показателей и интенсивности происходящей внутри термоядерной реакции. Чем больше градус, тем ближе оттенок небесного тела к голубоватому или белому. Именно они являются самыми горячими, превосходя даже солнечную поверхность. Желтые и красные звезды холоднее.
Пронаблюдать смену цветов при нагревании можно на примере накаливания металлической поверхности. По мере нагрева окраска исходного материала будет меняться от ярко-красного до ослепительно белого при самой высокой температуре. В зависимости от того, какой свет испускают небесные тела, астрономы определяют их приблизительный возраст:
Так, Солнце, имеющее ярко-оранжевое свечение, на сегодняшний день можно отнести к «средневозрастной категории». Именно такой теорией ученые объясняют, почему звезды мерцают разными цветами.
Особенности излучения планет
Следует иметь в виду, что не все космические объекты, заметные на ночном небосводе, имеют способность загадочно мерцать и сверкать. Планеты не излучают свет, их можно отличить по внешнему виду даже издалека: они имеют форму не точек, а горящего диска с четко очерченными, ровными краями. Это звезды, которые миллионы лет назад погасли и в составе которых уже нет газа.
Сами по себе планеты не светятся, а только являются поверхностью для отражения лучей расположенного рядом небесного тела. В известной человеку системе таковым является Солнце.
Еще один признак, по которому планеты можно отличить невооруженным глазом, — их перемещение на фоне звездного неба. С Земли без профессиональных приборов хорошо видны Юпитер и Венера с желтоватым свечением, иногда появляется Марс с характерным красным диском. Другие погасшие космические гиганты можно наблюдать только при помощи астрономической техники.
К счастью, любоваться красотой небосвода, зная, почему мигают звезды, и как их отличить от планет, можно без приборов. Безоблачной ночью в местах, где нет ярких городских огней, это удивительное явление восхищает и завораживает, успокаивает и заставляет мечтать.
