В мире много интересного. Мерцание звезд - одно из самых удивительных явлений. Сколько всевозможных поверий связано с этим явлением! Неизвестное всегда пугает и притягивает одновременно. Какова же природа такого явления?
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.
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.
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".
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.
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.
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.
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.
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.
Почему они светятся разными цветами?
Кто любит наблюдать за ночным небом, не раз замечал, что оно не просто мерцает, но еще и создает своеобразную «цветомузыку». С Земли мы видим мигание разными цветами: синим, красным, белым, желтоватым. Иногда случается, что одна и та же звезда рядом стоящим людям может «подмигивать» различными оттенками.
Эта красота достигается совпадением нескольких факторов.
Зависимость цвета звезды от ее температуры и возраста
Во-первых, сами звезды имеют различный цвет. Он зависит от интенсивности, температуры термоядерной реакции. Чем выше градус - тем ближе окрас небесного тела к белому или голубому.
Самые холодные звезды - красные. Вы можете пронаблюдать это действо смены цветов, если станете нагревать металл. В зависимости от степени накаливания он будет менять окраску от красного до белого в точке самой высокой температуры.
По температуре и цвету этих небесных светил астрономы научились определять их возраст. Век звезды конечен. Он начинается со взрыва (в этот период звезда имеет самую высокую температуру) и белое или голубое свечение.
При постепенном снижении интенсивности реакций, цвет меняется и светит сначала желтоватыми, а затем - красными оттенками в конце своего цикла. Цвет главного источника земной жизни, нашей звезды - Солнца, сейчас светло-желтый. То есть она - «дама» среднего возраста, в самом расцвете сил.
«Кривая линза» атмосферы
Во-вторых, наша атмосфера не только разнородна по плотности, но и подвижна. В ней происходят постоянные движения, перемещения слоев и различные завихрения масс воздуха. Поэтому она устраивает нам не только перебои-мигания лучей света.
Ее движущийся состав еще и рассеивает, раскладывает свечение на спектры и преломляет их. Это похоже на работу кривой линзы, причем угол кривизны в ней постоянно меняется. Получается, что мы рассматриваем разноцветные звезды на небе через большую, постоянно движущуюся «линзу».
Почему планеты не мерцают?
Но не все небесные светила загадочно мерцают нам из космоса, некоторые дают равномерное, постоянное свечение. Это планеты. Звезды мигают, а планеты нет.
Их легко отличить еще и по форме. Планеты мы видим не как точку, а как светящиеся диски, у них четкие ровные края. Считается, что планеты - это погасшие звезды и состав их не газообразный, а плотный, поэтому их контуры и не размыты, как у звезд.
Откуда тогда свет? Планеты сами не светятся, они лишь отражают лучи находящегося рядом звездного светила. В нашей системе - это Солнце. Кроме того, они расположены намного ближе к поверхности Земли. По этим двум причинам атмосферная «линза» «показывает» их нам крупнее и без мерцания.
Какие планеты видны с Земли без телескопа?
Самые заметные планеты, которые можно увидеть без специальных приборов - Венера и Юпитер. Венера - самая яркая, очень хорошо видна на заре и вечером, Юпитер - немного бледнее. Обе они желтые.
Время от времени можно обнаружить на небе и Марс - небольшой, светящийся красным диск. Остальные погасшие звезды Солнечной системы можно увидеть только с помощью мощной техники.
Зато, чтобы любоваться далекими, но горящими звездами, достаточно просто безоблачной погоды. Особенно красиво и заметно их мерцание в морозные ночи или после дождя.
Видео: в чем причины звездного мерцания?
Почему мерцают звёзды на небе?
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.
> > 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.
