«Слава» звезд
Должно быть, каждый из нас любовался ночным небом, покрытым тысячами звезд. Замечали ли вы, что эти мерцающие огоньки отличаются яркостью и даже цветом?
Почему звезды отличаются друг от друга славой, или яркостью? Почему одни звезды кажутся белыми, а другие – голубыми, желтыми или красными? И почему они мерцают?
В недрах звезды происходят мощные ядерные реакции, в результате которых высвобождается огромное количество энергии. Эта энергия направляется к внешним слоям звезды и оттуда излучается в космос, преимущественно посредством видимого света и инфракрасных волн. Как ни странно, горячие звезды голубого цвета, а холодные красного. В чем секрет?
Свет можно рассматривать как поток частиц, называемых фотонами. В то же время он ведет себя как волны энергии. Горячие звезды излучают фотоны большей энергии. Эти фотоны имеют меньшую длину волны – ближе к голубой области спектра. И наоборот, более холодные звезды выделяют фотоны меньшей энергии – ближе к красной части спектра. Наше Солнце излучает волны света средней длины, относящиеся к зелено-желтой области спектра. Но почему оно не выглядит зеленоватым? Эта звезда выделяет в большом количестве еще и другие волны видимого света. Поэтому, если смотреть на Солнце из космоса, то оно кажется белым.
Земная атмосфера «окрашивает» Солнце
Мы видим солнце сквозь фильтр – атмосферу. Этот фильтр изменяет вид дневной звезды в зависимости от времени дня. Например, в полдень солнце обычно ярко-желтое. Но когда оно встает или садится, находясь у линии горизонта, то приобретает оранжевый или красный цвет. Такое изменение происходит через молекулы газа, водяной пар и разнообразные микроскопические частицы в земной атмосфере.
Благодаря своему составу атмосфера рассеивает голубой и фиолетовый свет от Солнца, и потому в погожий день мы можем любоваться голубым небом. Поскольку синие и фиолетовые лучи рассеиваются, то прямой солнечный свет, достигающий земли в полдень, в целом желтый. Но когда солнце очень низко над горизонтом, его лучи заходят в атмосферу под острым углом и, прежде чем достичь нас, должны пройти ее толстый слой. Поэтому рассеивается больше волн голубого света, а также волны зеленого света. Как следствие, солнце приобретает вид удивительного багряно-красного шара.
Цветное ночное небо
На восприятие объектов в ночном небе оказывают влияние свойства наших глаз. Мы видим свет благодаря клеткам двух видов – палочкам и колбочкам. Колбочки различают цвета, но при плохом освещении они перестают работать. Палочки же не воспринимают цвета, зато очень чувствительны к свету. В соответствующих условиях они могут уловить даже один фотон света! Однако палочки более чувствительны к волнам с более короткой длиной — ближе к голубому концу спектра. Поэтому когда невооруженным глазом смотреть на тусклые звезды одинаковой яркости, но разного цвета, мы, вероятно, будем видеть только голубые, а не красные. Что нам может помочь?
Здесь нам пригодятся бинокли и телескопы, благодаря которым можно любоваться тусклыми объектами в ночном небе, например звездами, галактиками, кометами и туманностями. Но и эти инструменты не устраняют влияние атмосферы на наше восприятие. Решить данную проблему помогло технологическое чудо – космический телескоп «Хаббл». Он находится на орбите вокруг Земли и может зафиксировать небесные тела, в 10 миллиардов раз тусклее тех, которые едва видимы для невооруженного глаза. В результате телескоп «Хаббл» помогает создать увлекательные изображения объектов, расположенных далеко в космосе — галактик и облаков межзвездной пыли и газа, называемых туманностями.
Правда, уже появились наземные телескопы, которые в чем-то даже лучше Хаббла. Эти телескопы благодаря новейшим технологиям дают астрономам изображения без дефектов, вызванных атмосферой, а также с более высоким разрешением, чем у «Хаббла». К примеру, обсерватория им. В. М. Кека на острове Гавайи имеет телескоп «Кек I» — один из крупнейших оптических телескопов в мире. С помощью этого телескопа астроном Питер Татхилл из Сиднейского университета (Австралия) открыл облака пыли, находящиеся между системой из двух звезд в созвездии Стрельца. Это созвездие, с точки зрения земного наблюдателя, расположено недалеко от центра нашей галактики Молочный Путь.
Чем больше астрономы всматриваются в небо, тем больше звезд и галактик обнаруживают. А сколько всего небесных тел? Мы можем только догадываться.
Почему звезды мерцают?
Мерцание звезд вызвано изменениями в земной атмосфере. Для примера: представим бассейн с водой, на дне которого вмонтированы фонарики разного размера. Что происходит, когда воду в бассейне встряхнуть? Свет от фонариков начинает мерцать. Лучи от больших фонариков мерцают меньше. То же самое происходит со светом от звезд и планет. Планеты, как большие фонарики, мерцают меньше, но не потому, что они больше звезд, а потому, что они расположены ближе к Земле и потому выглядят больше.
Цвет изображения настоящий?
Вы, возможно, видели удивительные цветные изображения галактик, туманностей и звезд, полученных благодаря космическому телескопу «Хаббл». Но настоящие ли эти цвета? На самом деле цвета изображений создаются методами искусства и науки. Снимки, полученные через телескоп «Хаббл», черно-белые, но позже их обрабатывают с помощью цветных фильтров. Астрономы и специалисты в области изображения создают конечное изображение, используя современную технику и программное обеспечение. Иногда они стараются как можно точнее передать естественные, по их мнению, цвета небесных тел. Но иногда астрономы намеренно изменяют цвет изображения, чтобы выделить некоторые детали, важные для научного анализа.
2022-12-15
