какая звезда мерцает разными цветами
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 мерцает Сириус?
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.
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.
Что-то в небе переливается разными цветами?
Сейчас всё-еще хорошо видно Марс. Даже на фоне вечернего неба (у нас в Питере оно сейчас всю ночь “вечернее”). Так вот, Марс сегодня отлично было видно около 2 часов ночи, в западной части неба. Яркая желтоватая точка.
Переливается и “движется” за счет восходящих потоков тёплого воздуха, скорее всего от соседних домов.
Свет, который исходит от звезд, беспрепятственно проходит пространство вплоть до атмосферы Земли. Но потом, попадая в эту зону, он начинает искажаться в слоях воздуха. Примерно таким же эффектом является марево – оптическое явление, при котором «переливается» слой воздуха над горячей поверхностью. Получается, что если смотреть на эти газовые шары не с Земли, а из космоса, то такого эффекта уже не будет. На ночном небе, кроме мигающих точек, можно заметить и маленькие неподвижные кружочки, которые просто излучают ровное сияние и не переливаются. Это планеты. Они находятся ближе к Земле, и их излучение воспринимается как однородное. Дело в том, что каждая отдельная точка планеты светит – только что одна была ярче, а другая более тусклой, а через долю секунды все поменялось. Такая быстрая смена вспышек позволяет планете оставаться постоянно и равномерно сверкающей.
Иногда в небесах можно увидеть не просто мигающие точки, а переливающиеся определенными цветами. Так можно увидеть и красную точку, а через секунду зажигается желтая или белая. Почему звезды мерцают разными цветами, создавая эффект новогодней гирлянды? Особенно хорошо это заметно в безоблачную погоду зимой. Именно в это время года небо более темное, и на нем особенно контрастно выделяются созвездия. Например, Орион. На его поясе есть Бетельгейзе и Ригель, сияние их мощнее солнечного в несколько десятков тысяч раз! А цвет этих гигантов – бело-голубой, и это неслучайно. Именно такой оттенок имеют звезды, которые, по меркам Вселенной, родились относительно недавно. Еще одно из самых ярких небесных тел – Сириус, он буквально окутан противоречиями. Древние наблюдатели указывали, что он имеет красный оттенок. Хотя сейчас видно, что Сириус голубовато-белый. Однозначного ответа на этот вопрос ученые найти не могут, предполагая, что все же это поэтическая метафора, и Сириус всегда был одного и того же цвета. Но не только возраст влияет на цвет звезды. Те светила, которые кажутся людям красными – самые холодные, средняя температура дает желтый оттенок, а самые горячие – это белые и голубые. Хотя всем привычней думать, что все как раз наоборот!
Завораживающее зрелище, или почему звезды мерцают?
Вы замечали, каким тихим и безмятежным кажется звездное небо? И стоит только на минуту остановиться и заглянуть в него, как наступает некое блаженное оцепенение.
Кажется, само мироздание вводит в этот необъяснимый транс, пытается сказать важное, напомнить, что вы с ним единое целое. И звезды мерцают неспешно и ласково, как будто понимающе, по-родственному, подмигивают. Приглашают в путешествие по Вселенной.
Влияние атмосферы
Астрономы сделали интересное открытие: мерцание звёзд никак не связано с их изменениями. Тогда почему звезды мерцают на ночном небе? Всё дело в атмосферном движении потоков холодного и горячего воздуха. Где проходят тёплые слои над холодными, там образуются вихри воздуха. Под действием этих вихрей лучи света искажаются. Так световые лучи искривляются, изменяя видимое положения звезд.
Интересен тот факт, что звёзды вообще не мерцают. Такое видение создается на земле. Глаза наблюдателей воспринимают свет, исходящий от звезды, после его прохождения сквозь атмосферу. Поэтому на вопрос о том, почему звезды мерцают, можно ответить, что звёзды не мерцают, а то явление, которые мы наблюдаем на земле, – это искажение света, прошедшего путь от звезды сквозь атмосферные слои воздуха. Если бы таких движений воздуха не происходило, то и мерцания не наблюдалось бы, даже от самой далёкой звезды в космосе.
Из-за чего свет звезд становится мерцающим?
Звезды — небесные тела гигантских размеров. От Земли они находятся на расстоянии многих световых лет. Вот почему мы видим их маленькими точечками. Состоят они из газа, имеют форму шаров с неровными краями.
Внутри звезды происходит термоядерная реакция, которая накаляет газовый состав небесного тела, поэтому оно светится. Излучение настолько сильное, что лучи преодолевают громадные космические дистанции, и мы можем его видеть.
На самом деле свет звезды относительно ровный и постоянный. Иллюзия мерцания присутствует только здесь, на Земле. Лучи света проходят через атмосферу, она создает своеобразный барьер между нами и космосом.
Сама атмосфера неоднородная, ее слои разной температуры, и, соответственно, разной плотности. Они по-разному преломляют свет. Мы же это видим как мерцание звезд. Это просто красивый оптический эффект.
Если, например, разглядывать звезды с космического корабля, с Луны или другой планеты, где нет атмосферы, их свечение будет ровным и непрерывным. Все серьезные научные обсерватории стараются устанавливать как можно выше в горах. Там атмосферные слои менее плотные и мигание меньше отвлекает от наблюдений.
Научное объяснение
Если раскрыть более подробно вопрос о том, почему звезды мерцают, то стоит отметить, что этот процесс наблюдается тогда, когда свет от звезды переходит из более плотного атмосферного слоя в менее плотный. К тому же, как было сказано выше, эти слои постоянно перемещаются относительно друг друга. Из законов физики известно, что тёплый воздух поднимается, а холодный, наоборот, опускается. Именно тогда, когда свет проходит эту границу слоёв, мы и наблюдаем мерцание.
Проходя сквозь слои воздуха, разные по плотности, свет звезд начинает мерцать, а их очертания расплываются и изображение увеличивается. При этом интенсивность излучения и, соответственно, яркость тоже меняются. Таким образом, изучая и наблюдая вышеописанные процессы, учёные поняли, почему звезды мерцают, а их мерцание различается по интенсивности. В науке такое изменение световой интенсивности называется сцинтилляцией.
Когда ярче всего и почему светятся звезды на небе ночном?
Август – это самый лучший месяц для наблюдений за звездами. В такое время года вечера темные, а воздух прозрачный. Создается ощущение, что до неба можно дотянуться рукой. Дети, поднимая взор к небу, всегда задаются вопросом: «Почему звезды светятся и куда они падают?» Дело в том, что в августе часто люди наблюдают звездопад. Это необыкновенное зрелище, манящее наши взоры и души. Существует поверье, что, видя падающую звезду, нужно загадать желание, которое непременно исполнится.
Однако интересно то, что на самом деле это не звезда падает, а сгорает метеор. Как бы там ни было, а явление это очень красивое! Времена идут, поколения людей сменяют друг друга, но небо все то же – прекрасное и загадочное. Так же как и мы, на него смотрели наши предки, угадывали в звездных скоплениях фигуры различных мифологических персонажей и предметов, загадывали желания и мечтали.
Планеты и звёзды: в чём разница?
Интересен и тот факт, что не от каждого космического светящегося объекта исходящий свет даёт явление сцинтилляции. Возьмём планеты. Они тоже отражают солнечный свет, но не мерцают. Именно по характеру излучения планету отличают от звезды. Да, свет звезды даёт мерцание, а планеты — нет.
Ещё с древних времён человечество научилось по звездам ориентироваться в пространстве. В те времена, когда точные приборы не были изобретены, небо помогало найти верный путь. И сегодня эти знания не утратили своего значения. Астрономия как наука зародилась в 16 веке, когда впервые изобрели телескоп. Вот тогда и стали вплотную наблюдать свет звезд и изучать законы, по которым они мерцают. Слово астрономия в переводе с греческого – это «закон звёзд».
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 отражается от разных участков дисков. Хотя он точно также преломляется, но преломляется неодинаково. От одних участков диска отражается яркий свет, от других — более тусклый.
Через секунду они меняются местами. Средняя же интенсивность излучения со всей поверхности диска остается постоянной.
Поэтому диск планеты светится ровным немигающим светом.
Наука о звёздах
Астрономия изучает Вселенную и небесные тела, их движение, расположение, строение и происхождение. Благодаря развитию науки, астрономы объяснили, чем мерцающая звезда на небе отличается от планеты, каким образом происходит развитие небесных тел, их систем, спутников. Эта наука заглянула далеко за границы Солнечной системы. Пульсары, квазары, туманности, астероиды, галактики, чёрные дыры, межзвёздное и межпланетное вещество, кометы, метеориты и всё, что касается космического пространства, изучает наука астрономия.
На интенсивность и цвет мерцающего звёздного сияния влияет ещё высота атмосферы и приближённость к горизонту. Нетрудно заметить, что звёзды, расположенные близко к нему, светят ярче и переливаются разными цветами. Особенно красивым становится это зрелище в морозные ночи или сразу после дождя. В эти моменты небо безоблачно, что способствует более яркому мерцанию. Особое сияние у Сириуса.
Московский планетарий
Вселенная открыта перед Вами в одном из самых необыкновенных мест – Московском Планетарии. Неважно профессиональные Вы астрономы или просто любители, здесь каждый найдет место для души. Погрузиться в космическое путешествие поможет экскурсовод, который будет на протяжении всего пути Вашим верным спутником. Вас ждут незабываемые эмоции и каждый, сможет забыть о времени, ощутить притяжение неизведанного.
Начнется все с Музея Урании. Места – посвященного истории астрономии от древности до наших дней. Здесь можно увидеть модель первого телескопа, загадать желание у большого метеорита и сфотографироваться на память рядом с Луной или Марсом.
Из музея – в Большой Звездный зал: смотреть на небесных светляков, созвездия и летящие кометы, отправиться, на космическом корабле, ко всем планетам Солнечной системы, побывать там, куда добирается только взор профессионального телескопа. Такое приключение удивит Вас больше, чем поход на фильм “Звездные войны”.
И это еще не все: после космического путешествия вы окажетесь в Парке неба, созданного по образу древнейших обсерваторий. Здесь вы найдете и Стоунхендж, и индийскую крылатую лестницу Самрат Янтра, пирамиду Хеопса, отмерите шаги по московскому меридиану.
Если же Вы хотите стать настоящим покорителем космоса, познать вселенские тайны и галактические просторы, Вам – в Интерактивный музей “Лунариум”. Это место – сказочный калейдоскоп интересных экспериментов и настоящее чудо для живого воображения. Вы сможете запустить собственную ракету, услышать радиосигналы из космоса, отправить послание представителям внеземных цивилизаций и даже создать себе верного друга – инопланетянина. И только здесь каждый почувствует себя настоящим героем, спасая планету от падения метеорита.
А завершить свой звездный путь Вы сможете в 4D кинотеатре. Ощущения непередаваемые: система стереопроекции, динамических кресел и спецэффектов. Изучив все секреты жизни во Вселенной, отправитесь в полет, постигать Космос.
Видео
Атмосфера и звёздное сияние
При желании наблюдать за звёздным мерцанием следует понимать, что при спокойной атмосфере у зенита это возможно только изредка. Яркость светового потока постоянно меняется. Это опять-таки связано с отклонением световых лучей, которые неравномерно концентрируются над земной поверхностью. На звёздный пейзаж влияние оказывает и ветер. При этом наблюдатель звёздной панорамы постоянно оказывается попеременно в затемнённой или освещённой области.
При наблюдении за звёздами, расположенными на высоте более 50°, изменение цвета не будет заметным. А вот звёзды, которые находятся ниже 35°, будут мерцать и менять цвет довольно часто. Очень интенсивное мерцание говорит о неоднородности атмосферы, что непосредственно связано с метеорологией. Во время наблюдения за звёздным мерцанием было замечено, что оно имеет свойство усиливаться при пониженном атмосферном давлении, температуре. Усиление мерцания можно заметить также при увеличении влажности. Однако предсказывать погоду по сцинтилляции нельзя. Состояние атмосферы зависит от большого числа различных факторов, что не позволяет делать выводы о погоде только по звёздному мерцанию. Безусловно, некоторые моменты работают, но до сих пор это явление имеет свои неясности и загадки.
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.
Мерцание звёзд
Мерцание звёзд — случайные изменения света звёзд, обусловленные, главным образом, турбулентностью атмосферы — аномальной атмосферной рефракцией.
Амплитуда изменений блеска во время мерцания очень зависит от состояния атмосферы и увеличивается с ростом зенитного расстояния. Вблизи горизонта изменения блеска могут достигать одной звездной величины, иногда и больше. Также вблизи горизонта типичным является цветное мерцание, то есть изменение цвета звезды, для ярких звезд заметно даже невооруженным глазом. Частота мерцания лежит в диапазоне от одного герца до сотен герц, но наибольшие амплитуды характерны для узкого диапазона 3—15 Гц.
Во время телескопических наблюдений с большими объективами эффект сглаживается, но остается существенным препятствием для точных астрометрических наблюдений.
Следует заметить, что мерцание касается именно звёзд. Планеты не склонны к мерцанию. Это обусловлено тем, что угловой размер планетных дисков хоть и не различается невооруженным глазом, однако намного больше, чем отдаленных звёзд: последние выглядят как точки даже в самых мощных астрономических инструментах. Поэтому когда яркость одних частей планетного диска усиливается мерцанием, яркость других слабеет, и общий блеск планеты остается почти постоянным.