Почему мерцают звёзды. Почему звёзды мерцают, а планеты нет
Бесспорно, главная звезда зимой. Этот ярчайший бриллиант буквально бросается в глаза, настолько он яркий! Впрочем, людей, далеких от астрономии, в еще большей степени удивляет поведение звезды : Сириус обычно сильно мерцает и переливается всеми цветами радуги, да так быстро, что даже нельзя сходу сказать, какого он цвета. Почему так?
Прежде чем пускаться в объяснения, заверим, что мерцают все звезды , не только Сириус. (Если вы увидите на небе очень яркую, но практически не мерцающую звезду, то, скорее всего, это планета - Венера или Юпитер.) Сильнее мерцают те звезды, которые находятся ближе к горизонту; находящиеся в зените, наоборот, мерцают гораздо слабее .
То же касается и быстрой смены цветов: не один Сириус демонстрирует подобный эффект, но в случае с этой звездой он особенно бросается в глаза - просто потому, что Сириус самая яркая звезда ночного неба и обращает на себя первоочередное внимание. И, честно говоря, в наших широтах Сириус мерцает практически всегда, поскольку не поднимается высоко над горизонтом.
За всеми этими явлениями стоит земная атмосфера. Дело в том, что воздушная оболочка вокруг нашей планеты вовсе не однородна. На разной высоте воздух имеет разную температуру, что приводит к образованию воздушных течений, вихрей, ячеек Хэдли и других образований. Воздушные ячейки имеют разную плотность из-за различных температур, а значит по-разному преломляют и отклоняют проходящий через них свет. Для простоты такие атмосферные ячейки можно сравнить с очень слабыми линзами, способными фокусировать и отклонять проходящие через них лучи света.
Звезды мерцают гораздо сильнее у горизонта, чем в зените, поскольку их свет проходит через большую толщу воздуха. Рисунок: Bob King
По этой причине даже в самую спокойную и прозрачную ночь свет звезд доходит до нас хоть немного, но искаженным. Проходя же сквозь неспокойную атмосферу, свет звезды будет то фокусироваться и полностью попадать в глаз (и в этот момент мы увидим ее яркой), то большей частью отклоняться в сторону (и тогда она потускнеет). Это быстрое колебание блеска мы и называем мерцанием .
Кстати, изгибание света можно заметить непосредственно , если наблюдать Сириус в телескоп с большим увеличением. Мало того, что звезда будет выглядеть в окуляре не сфокусированным до конца пятном света, так она еще будет и плясать из стороны в сторону, будто живая!
Но наиболее поразительным следствием этого эффекта является тот факт, что звезда на мгновение может совершенно исчезнуть! Понаблюдайте внимательно некоторое время за Сириусом в ночь, когда он сильно мерцает, и вы почти гарантированно поймаете такой момент!
Второй момент - переливание Сириуса всеми цветами радуги. И здесь все дело в атмосферной циркуляции, ведь свет разной длины волны по-разному искривляется! Выходит, что воздух ведет себя как призма, разлагая свет звезды на спектр! Но до нас доходит то один цвет, то другой, то третий. Если фотографировать Сириус последовательно очень короткими экспозициями, то мы увидим на фотографиях буквально всю палитру цветов!
Ряд мгновенных фотографий Сириуса, иллюстрирующий хаотичное изменение цвета звезды. Сириус на снимках предстает кружками, потому что был намеренно выведен из фокуса с целью показать цвет более четко. Фото: Bob King
Если же снять звезду с более долгой экспозицией, но при этом водить фотокамеру из стороны в сторону, чтобы звезда постоянно перемещалась в объективе, то на фотографии Сириус предстанет красивой разноцветной кривой.
Сцинтилляции (мерцание) Сириуса, снятые через дрожащую камеру. Фото: www.cosmicriver.net
На самом деле цвет Сириуса белый. Это горячая звезда, температура поверхности которой почти вдвое выше температуры поверхности Солнца! В южных странах, где Сириус поднимается к зениту и не мерцает так сильно, белый цвет звезды виден очень ясно.
Мерцание звезд.
Сами по себе звезды не мерцают. Это впечатление создается у земного наблюдателя, когда он воспринимает свет звезды после того, как он прошел через атмосферу. Это непременное условие мерцания. Внимание! Только в том случае, если наблюдать даже очень далекую звезду из космоса, она не будет мерцать.
Показать полностью. Космонавты, наблюдавшие звезды с луны, где нет атмосферы, видели небо, усеянное звездами, которые светили ровным немигающим светом. Но здесь, на земле, покрытой толстым "Одеялом" атмосферы, лучи света звезд, прежде чем достигнуть поверхности, многократно преломляются в различных направлениях.
Свет звезды становится мерцающим, когда он переходит из слоя атмосферы с высокой плотностью в слой с меньшей плотностью. Почему? Массы воздуха вокруг нас не стоят на месте. Они постоянно относительно друг друга перемещаются. Теплый воздух поднимается вверх, холодный - опускается вниз. Воздух преломляет свет по разному, в зависимости от температуры. При прохождении света из слоя воздуха меньшей плотности в слой большей плотности начинается мерцание света. При этом очертания звезд становятся расплывчатыми, их изображения увеличиваются. Интенсивность излучения звезд, то есть их яркость, меняется. То звезда видна очень хорошо, то она потускнела. А вот опять видна очень отчетливо. Эти изменения интенсивности света по научному называются "Сцинтилляцией". Но мы будем называть это "Мерцанием".
Не все звезды мерцают.
Планеты, например, светятся отраженным солнечным светом и не мерцают. Венера и марс выглядят на небе как большие яркие звезды, но отличаются от них тем, что не мерцают. Почему? Планеты ближе к земле, и мы воспринимаем их как маленькие диски, а не как крошечные точки. Свет от разных участков дисков отражается. Хотя он точно также преломляется, но преломляется неодинаково. От одних участков диска отражается яркий свет, от других - более тусклый. Через секунду они местами меняются. Средняя же интенсивность излучения со всей поверхности диска остается постоянной. Поэтому диск планеты светится ровным немигающим светом.
Планету можно отличить от звезды по характеру излучения: звезды мерцают, а планеты нет.
Действительно, это не плохой способ отличить планету от звезды. Но если в земной атмосфере большие возбуждения, например ураган, то могут начать мерцать и планеты. Наше солнце тоже звезда. Но оно находится намного ближе к земле, чем те звезды, которые мы видим ночью. Солнце - это не точка на небе. Мы солнце как большой равномерно сияющий диск воспринимаем. Лишь в том случае, если бы солнце удалилось от земли на триллионы километров, оно бы затерялось среди многих других звезд и мерцало бы точно так же, как и они. Мерцание звезды очень красиво и может вдохновить поэта. Но для астронома это поистине "Головная Боль". Даже если небо очень ясное, в атмосфере происходят большие перемещения воздушных масс, так называемые возмущения, которые весьма затрудняют наблюдение и фотографирование звезд.
Лучшее время для астрономических наблюдений - ясные ночи и спокойная без возмущений атмосфера. Когда атмосфера над телескопом спокойная, астрономы ведут наблюдения при хорошей видимости и почти полном отсутствии мерцания. С развитием космической эры на орбиту были выведены мощные телескопы, в которые ученые наблюдают истинную картину космического безмолвия, рассматривают сияющие спокойным вечным светом звезды.
Ночное звездное небо всегда вызывает особые чувства, зачастую все земные дела становятся неважными, и человек начинает себя чувствовать маленькой частичкой огромной Вселенной, частью чего-то большего, чем просто планета Земля.
А почему звезды мерцают? Наверное, многие задавали себе этот вопрос. Невероятно красивое зрелище, особенно после дождя, когда звезды переливаются всеми цветами радуги. Люди не всегда знают, что ответить на такой, казалось бы, детский вопрос.
Простой ответ на простой вопрос
Звездное мерцание вызвано непосредственно колебаниями воздуха. В связи с неоднородностью атмосферы Земли, воздушные массы движутся с неодинаковой скоростью, при этом образуются настоящие течения и потоки, различные по температурным свойствам, плотности и другим параметрам. Поэтому проходящий через атмосферу звездный свет может преломляться самыми разными способами. Вот и возникает подобие этого таинственного мерцания.
Мерцающая звезда
Мерцающая звезда на небе подобна огоньку большого города, если посмотреть на нее издалека. А если при этом воздух насыщен влагой, то свечение будет менять свою траекторию и преломляться, переливаясь при этом всеми цветами радуги. Ответ на вопрос о том, почему звезды мерцают, оказывается, так прост. Когда звезда начинает приближаться к линии горизонта, преломление происходит еще более интенсивно из-за толщи воздуха, тем самым делая мерцание более отчетливым.
Могут ли планеты мерцать?
Звезды отличаются от планет по огромному ряду физических характеристик, неудивительно, что и светят эти жители космоса по-разному. Даже в прекрасную ночь с множеством мерцающих звезд можно отчетливо различить свет, исходящий от планет Солнечной системы. Их свет можно охарактеризовать как ровный, постоянный. Подобно Луне или Солнцу, они не мерцают. Это можно увидеть даже без сверхточного микроскопа.
Почему так происходит? Если учитывать те факторы, что звезды свет, как и свет планеты, должен преломляться в слоях атмосферы, можно сделать вывод, что звезды мерцают точечно, планета делает то же самое, но за счет того, что таких точек у нее много, возникает иллюзия ровного света. Все дело в количестве.
Такие разные звезды
Если посмотреть на звезды невооруженным взглядом, то все они кажутся практически одинаковыми, разные только по яркости. Но это далеко не так, если присмотреться более внимательно, то можно различить звезды даже по цвету. Это касается самых больших и ярких звезд. Например, звезды Арктур и Альдебаран оранжевого цвета, а Бетельгейзе и Антарес – красные. Белыми называют Сириус и Вегу, белые с голубым оттенком - Спика и Регул. Есть даже желтые гиганты Капелла и Альфа Центавра.
Астрономы связывают цвет звезд с таким параметром, как температура. Относительно холодными считаются красные звезды с температурой поверхности до 4 тысяч градусов, самыми горячими называют бело-голубые, достигающие невероятной температуры в 10-30 тысяч градусов по Цельсию! Становится совершенно ясно, почему звезды мерцают, с такими температурными данными они способны на многое.
Почему звезды мерцают и мерцают ли вообще? Ответ на этот вопрос зависит от того, как на это посмотреть. Если этот процесс отождествлять с преломлением, то вполне его можно назвать мерцанием. Но, как известно, сами по себе звезды не светятся, просто такое впечатление складывается у зрителя, который наблюдает за этим интересным явлением с Земли. Если созерцать эту картину из космоса, то никакого мерцания не будет. По словам космонавтов, звезды светятся ярко, ровно, а подмигивают они только тем наблюдающим, что остались на Земле.
Почему кажется, что звезды движутся. Одни ли звезды мы видим?
Земля кажется висящей в центре огромного темного шара, называемого небесной сферой. При этом положение оси вращения Земли в простанстве остается неизменным, поэтому нам видны звезды, которые светят только над тем полушарием, где смы живем. Жители Северного полушария видят созвездие Малая Медведица, но никогда не видят Южный Крест, который расположен делако на юге. Живущие же в Южном полушарии никогда не видят Малую Медведицу. Зато люди, живущие на экваторе, могут в течение года видеть почти все звезды небесной сферы.
Звездное небо всегда завораживает. Яркие, расположенные невысоко над горизонтом, мерцают, переливаясь разными цветами. Это особенно красивое зрелище лучше наблюдать сразу после дождя и в морозные ночи, когда на горизонте мало облаков.
Мерцание звезд – удивительное зрелище. Современные звездочеты пришли к выводу, что мерцание никак не связано с изменениями, происходящими со звездами. В атмосфере существуют холодные и горячие потоки воздуха. Там, где теплые слои проходят над холодными образуются воздушные вихри, под действием которых световые лучи искривляются, и происходит изменение положения звезды.
Яркость звезды меняется по той причине, что лучи света, отклоняющиеся неправильно, неравномерно концентрируются над поверхностью планеты. При этом весь звездный пейзаж постоянно смещается и изменяется из-за атмосферных явлений, к примеру, из-за ветра. Наблюдающий же за звездами оказывается то в более освещенной области, то, наоборот, в более затененной.
Если вы хотите понаблюдать за мерцанием звезд, то имейте в виду, что у зенита при спокойной атмосфере можно лишь изредка обнаружить это явление. Если вы переведете свой взгляд на небесные объекты, располагающиеся ближе к горизонту, то обнаружите, что они мерцают гораздо сильнее. Это объясняется тем, что вы смотрите на звезды через более плотный слой воздуха, и, соответственно, пронизываете взглядом большее число воздушных потоков. Вы не заметите изменений цвета звезд, расположенных на высоте более 50°. Но обнаружите частое изменение цвета у звезд, находящихся ниже 35°. Очень красиво мерцает Сириус, переливаясь всеми цветами спектра, особенно в зимние месяцы, низко над горизонтом.
Сильное мерцание звезд доказывает неоднородность атмосферы, что связано с различными метеорологическими явлениями. Поэтому многие думают, что мерцание связано с погодой. Часто оно набирает силу при низком атмосферном давлении, понижении температуры, увеличении влажности и т.д. Но состояние атмосферы зависит от такого большого числа различных факторов, что на данный момент не представляется возможным предсказывать погоду по мерцанию звезд.
Это явление хранит свои загадки и неясности. Предполагается, что оно усиливается в сумерки. Это может быть и оптической иллюзией, и следствием необычных атмосферных изменений, которые часто происходят в это время суток. Есть мнение, что мерцание звезд обусловлено северным сиянием. Но это очень трудно объяснить, если учесть, что северное сияние находится на высоте более 100 км. Кроме того, остается загадкой, почему белые звезды мерцают меньше, чем красные.
Сириус в ночном небе
В это время года в северном полушарии можно увидеть созвездие Орион, рядом с которым расположена ярчайшая звезда ночного неба - Сириус.
Отыскать Сириус на небе очень просто: он находится ниже и левее от созвездия Орион, которое похоже на песочные часы. Сириус является одной из самых близких к Земле звезд, поскольку он расположен 8,5 световых лет от нас. При этом у Сириуса есть компаньон, а это значит, что он является двойной звездой (его компаньона зовут Сириус-Б). Если Вы посмотрите на Сириус невооруженным глазом, то вскоре заметите как он мерцает разными цветами. Но почему?
Вообще, мерцают все звезды, не только Сириус. Их свет долго путешествует, прежде чем достигнет земной атмосферы, которая состоит из азота, кислорода и других газов. Атмосфера Земли, как известно, циркулирует, таким образом ветер и потоки воздуха искажают свет звезд, который проходит через них. Это приводит к тому, что свет слегка искажается, и нам кажется, что звезды мерцают. В качестве примера, вспомните, как раскаленный асфальт на дороге или земля в пустыне искажает объекты на горизонте.
Итак, мерцание Сириуса - это иллюзия, фокус Вселенной. Однако Вы можете спросить: почему мерцание заметнее именно у Сириуса? Во-первых, он является очень яркой звездой, что усиливает эффект мерцания от атмосферы. Во-вторых, он находится очень низко в атмосфере северного полушария. Тем самым, мы смотрим на него сквозь очень плотную часть атмосферы, которая содержит много различных частиц и пыли. Кстати, именно они являются причиной красочного восхода и заката.
Эта оптическая иллюзия - огромная проблема для астрономов и некоторых больших телескопов, поэтому они используют специальное оборудование, чтобы снизить влияние атмосферы.
Удачного наблюдения за Сириусом!
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.
Споры на время прекратились, так как почти все ученые признали эту теорию наиболее подходящей.
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.
В некоторых звездах синтез гелия закончился, но они продолжают светить, пока хватает энергии.
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.
Видео Почему звезды мерцают?
Для детей будет интересно узнать, почему звезды мерцают разными цветами на небе: сколько звезд можно увидеть в небе, преломление света в атмосфере Земли, Хаббл.
Расскажем о том, почему звезды мерцают на доступном для детей языке. Данная информация будет полезна детям и их родителям.
Для самых маленьких и любопытных будет интересно услышать ответ, тем более что невероятно красиво смотрятся в небе мерцающие звезды. В чем же дело? Если сосредоточиться на конкретной звезде, то можно заметить, что она сверкает. Чтобы объяснить детям процесс, родители или учителя в школе должны углубиться в науку и вспомнить о «звездной сцинтилляции» (так называется мерцание). Без использования техники можно различить до 6000 звезд.
Дети должны знать, что звезды мерцают, потому что мы смотрим на них сквозь атмосферу, в которой постоянно движется воздух. Свет преломляется (изгибается) в различных направлениях, что и вызывает эти блики.
Чтобы дать полное объяснение для детей касательно мерцающих звезд, следует также отметить, что цвет свечения может меняться. Сам свет включает в себя весь спектр (красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый). Он идет к нам в виде волны на разных частотах (каждая частота – конкретный цвет). Так как луч изгибается под большим углом, то меняет скорость при входе в атмосферу. Это и приводит к тому, что сверкание становится многоцветным. Это можно проверить, если взять призму. Свет будет преломляться, и вы получите радугу.
Тогда у самых маленьких может возникнуть вопрос: а почему планеты не мерцают? Потому что они расположены ближе к нам. Звезды находятся далеко, и свет проходит огромную дистанцию. А планеты ближе и не производят свой свет, а отражают солнечный.
Дети должны знать: чем ближе звезды к горизонту, тем больше мерцают. Так происходит потому, что в этих местах гуще атмосфера. Если бы мы оказались в космосе, то никакого мерцания не заметили, потому что свет не искажается. Именно поэтому космический телескоп Хаббла так важен. Он уже находится в космосе и может изучать объекты без помех.
Земные телескопы также могут разглядеть звезды без сверкания. Для этого используются сложные зеркала, которые не перестают двигаться. С их помощью свет концентрируют в последовательный луч, чтобы уменьшить влияние атмосферной турбулентности. Это называют адаптивной оптикой, которая помогает более четко видеть звезды. Теперь вы понимаете, почему звезды мерцают. Используйте наши фото, видео , рисунки и подвижные модели онлайн, чтобы лучше разобраться в описании и характеристике объектов космоса.
Звезды – это солнца. Первый человек, открывший эту истину, был ученым итальянского происхождения. Без всякого преувеличения, его имя известно всему современному миру. Это легендарный Джордано Бруно. Он утверждал, что среди звезд есть похожие на Солнце и размерами, и температурой своей поверхности, и даже цветом, который напрямую зависит от температуры. Кроме того, есть звезды, значительно отличающиеся от Солнца, – гиганты и сверхгиганты.
Табель о рангах
Многообразие бесчисленного множества звезд на небе вынудило астрономов установить некоторый порядок среди них. Для этого ученые приняли решение разбить звезды на соответствующие классы их светимости. Например, звезды, которые излучают свет в несколько тысяч раз больше чем Солнце, получили название гиганты. Напротив, звезды с минимальной светимостью – это карлики. Ученые выяснили, что Солнце, согласно данной характеристике, является средней звездой.
Почему звезды по-разному светят?
Какое-то время астрономы думали, что звезды светят неодинаково из-за их различного расположения от Земли. Но это не совсем так. Астрономы выяснили, что даже те звезды, которые располагаются на одном и том же расстоянии от Земли, могут иметь совершенно разный видимый блеск. Этот блеск зависит не только от расстояния, но и от температуры самих звезд. Чтобы сравнивать звезды по их видимому блеску, ученые используют определенную единицу измерения – абсолютную звездную величину. Она и позволяет вычислять настоящее излучение звезды. Пользуясь этим методом, ученые подсчитали, что на небе находятся всего лишь 20 самых ярких звезд.
Почему звезды разного цвета?
Выше было написано, что астрономы различают звезды по их размерам и их светимости. Однако это еще не вся их классификация. Наряду с размерами и видимым блеском все звезды подразделяются и по своему собственному цвету. Дело в том, что свет, определяющий ту или иную звезду, имеет волновое излучение. Эти волны являются довольно короткими. Несмотря на минимальную волну световой длины, даже самая ничтожная разница в размерах световых волн резко меняет цвет звезды, который напрямую зависит от температуры ее поверхности. К примеру, если раскалить на плите железную сковороду, то она приобретет и соответствующий цвет.
Цветовой спектр звезды – это своеобразный паспорт, который определяет ее наиболее характерные особенности. Например, Солнце и Капелла (звезда, подобная Солнцу) были выделены астрономами в один и тот же класс. Обе они имеют желто-бледный цвет, температуру своей поверхности в 6000оС. Более того, их спектр имеет в своем составе одинаковые вещества: линии магния, натрия и железа.
Такие звезды, как Бетельгейзе или Антарес вообще имеют характерный красный цвет. Температура их поверхности равна 3000оС, в их составе выделяют оксид титана. Белый цвет имеют такие звезды, как Сириус и Вега. Температура их поверхности равна 10000оС. Их спектры имеют линии водорода. Существует и звезда с температурой поверхности в 30000оС – это голубовато-белая Ориона.
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.
Post Views: 3 978
Вы когда-нибудь замечали, как прямые линии на дне бассейна выложенного плиткой, кажутся раскачивающимися из стороны в сторону? Это явление происходит потому, что вода в бассейне преломляет лучи света отражённого от дна баcсейна. Точно так и звезды мерцают из-за турбулентности в атмосфере Земли. должен пройти через несколько километров земной атмосферы, прежде чем достигнет глаза наблюдателя. Здесь атмосфера Земли действует как вода в бассейне.
От воздуха зависит многое
Почему мерцают звёзды? Да потому что, многое зависит от температуры воздуха. Она обычно уменьшается на 6,5 ° С, с каждым километром, когда мы поднимаемся вверх. Именно поэтому холодно в горах. Атмосфера Земли состоит из нескольких «слоев». Каждый слой имеет разную температуру и плотность. Теплый воздух преломляет лучи света меньше, а прохладный воздух искажает больше, потому что в теплом воздухе молекулы воздуха находятся дальше друг от друга , производя меньшее рассеяния света.
Наша атмосфера насыщена очень бурными потоками и вихрями воздуха. Эти обстоятельства вместе с изменением температуры в атмосфере действуют как линзы и призмы, которые шатают входящий свет от звезды из стороны в сторону, за несколько раз в секунду. Это вызывает изменение яркости и местоположения .
Чем выше место для наблюдением за звёздами, тем лучше.
Из-за этого эффекта обсерватории для изучения звезд расположены на горных вершинах. Причина этого в том, что чем выше вы поднимаетесь, тем слои воздуха становятся тоньше и меньше вызывают эффект мерцания. Ученые проводят эксперименты, чтобы компенсировать эффект мерцания благодаря адаптации оптики телескопов. В результате, в ближайшее время астрономы смогут видеть гораздо более четкое изображение звёзд здесь, на земле.
Вы заметили, что расположенные ближе к горизонту звезды мерцают больше, это потому, что атмосфера между вами и звездами над горизонтом насыщенней, чем между вами и звездой, которая находится прямо над головой.
Телескоп был запущен в космическое пространство, потому что там нет атмосферы, что позволило учёным видеть чёткие изображения Вселенной.
Планеты не мерцают как звезды . Это потому, что планеты светят отраженным светом и находятся ближе чем звёзды, это вызывает меньшее преломление. На самом деле, это хороший способ выяснить, объект который вы видите на небе планета или звезда. Для планеты, свет который отражается от группы точек диска планеты, и мерцает и изменяет цвета. Тем не менее, мерцание одной части планеты дополняется другой мерцающей частью планеты. Таким образом, планета кажется светится постоянно, а звезды вокруг него мерцают в небе.