Блеск звёзд

Блеск звёзд – шкала интервалов или шкала разностей.
Звёзды различаются между собой по своему видимому
блеску, который характеризуется видимыми звёздными
величинами. В ясную безлунную ночь невооружённым
глазом можно видеть на небе примерно 6000 звёзд. Люди
издавна заметили, что звёзды различаются по блеску.
Некоторые светят ярче, некоторые – слабее.
Первым,
кто предложил разделить блеск звёзд на группы по их
величинам, был древнегреческий астроном Гиппарх (ок.
190 – после 126 г. до н. э.). Он был одним из
основоположников астрономии. Так выглядел Гиппарх по
современным представлениям (Рис.1).
Самые яркие звёзды Гиппарх звёздами первой
величины, а самые слабые, из видимых невооружённым
глазом, звёздами шестой величины. Оценки, которые он
выполнил, были очень грубыми. Но интуитивно
древнегреческий
астроном
нащупал
правильную
зависимость, правильно соответствующую тому, как человеческий глаз ощущает свет от
источника. Через две тысячи лет английским астрономом Норманом Робертом Погсоном
(1829 – 1891) (Рис.2) была введены точная шкала звёздных величин.
Погсон принял, что отношение блеска двух звёзд в пять звёздных величин
различается в 100 раз. Это соотношение соответствует тому, что наши собственные
ощущения пропорциональны логарифму интенсивности раздражителя. И это относится не
только к восприятию света, но, например, и к восприятию звука. Общая формула такого
закона, называемого психофизиологическим законом Вебера-Фехнера, такова:
𝑃 = 𝑘 ∙ 𝑙𝑔
𝑆
𝑆0
В этой формуле P – наше ощущение, S – значение раздражителя, а S0 - нижний порог
раздражителя. При этом, если раздражитель S < S0 , то логарифм отрицательный. А это
значит, что раздражитель настолько слаб, что нами не ощущается. Например, слабые
звуки, ниже порога слышимости мы не воспринимаем.
Блеск звезды E это внешнее раздражение, то есть количество света, попадающее в глаз
наблюдателя. Это раздражение субъективно выражается звёздной величиной m . Н.
Погсон предложил зависимость между этими величинами выражать формулой
геометрической прогрессии:
𝐸𝑚 = 𝐸𝑚−1 ∙ 𝑞
Знаменатель которой равен: 𝑞 =
1
5
√100
(1)
= 10−0,4 ≈
1
2,512
Таким образом, общий вид формулы (1), по которой можно определить разность двух
любых звёздных величин, следующий:
𝐸𝑚1
= (2,512)−(𝑚1−𝑚2)
𝐸𝑚2
Логарифм этой формулы и есть формула Погсона:
𝑙𝑔
𝐸𝑚1
= −0,4(𝑚1 − 𝑚2 )
𝐸𝑚2
или:
𝑚1 − 𝑚2 = −2,5 ∙ 𝑙𝑔
Эта
формула
𝐸𝑚1
𝐸𝑚2
является
определением
шкалы
Звёздной
величиной
называется, отсчитываемый от некоторого
нуль-пункта
десятичный
логарифм
освещённости,
создаваемый
данным
объектом в месте наблюдения, умноженный
на коэффициент – 2,5. Эта шкала является
звёздных
величин:
шкалой интервалов или шкалой разностей.
Ноль
такой шкалы принят по соглашению и поэтому
является условным, так же, как в температурных
шкалах Цельсия, Фаренгейта или Реомюра.
Для шкалы звёздных величин можно выбрать блеск любой звезды, так как
естественного нуля эта шкала не имеет.
Для примера на рис.3 показан небольшой кусочек звёздного неба в созвездии Ориона.
Самые яркие звёзды этого красивейшего созвездия Северного неба имеют собственные
имена, которые дали им в Средние Века арабы. На рис.4 показаны эти названия.
Самая яркая звезда в созвездии Ориона – альфа Ориона (α Ori). Её арабское название –
Бетельгейзе (Betelguase на рис.4). Её физические характеристики удалось измерить
астрофизикам. Масса этой звезды в 13 раз больше массы Солнца, радиус примерно в 1000
раз больше солнечного, а температура около 3600K, а светит такая звезда примерно от 40
до 100 тысяч раз сильнее Солнца. Астрофизики называют такие звёзды “красными
гигантами”.
Теперь посмотрим на другую звезду этого созвездия – бета Ориона (β Ori). По-арабски
– Ригель (Rigel на рис.4). На первый взгляд она почти не отличается по яркости от
Бетельгейзе. Её масса ненамного больше (17 масс Солнца), но радиус больше солнечного
в 70 раз. Поэтому светит такая звезда в 66000 раз ярче, чем Солнце. Отчего же она
кажется почти такой же по яркости, как Бетельгейзе? Да потому, что находится в полтора
раза дальше. Если от Бетельгейзе до Солнца свет идёт за 545 лет, то от Ригеля за 870 лет.
На фото хорошо видно, как звёзды отличаются по цвету. Если Бетельгейзе звезда красного
оттенка, то Ригель – голубоватый. Эти звёзды так и называются: “голубые гиганты”
Фото (рис.3) взято из Галереи Форума astronomy.ru. Сведения об авторе можно найти по
ссылке:
http://www.astronomy.ru/forum/index.php?action=media;sa=item;in=1831