Звезда первой величины значение


Даже далекие от астрономии люди знают, что звезды имеют разный блеск. Наиболее яркие звезды без труда видны на засвеченном городском небе, а самые тусклые едва различимы при идеальных условиях наблюдения.

Для характеристики блеска звезд и других небесных светил (например, планет, метеоров, Солнца и Луны) ученые выработали шкалу звездных величин.

Видимая звездная величина (m; часто ее называют просто «звездная величина») указывает поток излучения вблизи наблюдателя, т. е. наблюдаемую яркость небесного источника, которая зависит не только от реальной мощности излучения объекта, но и от расстояния до него.

Это безразмерная астрономическая величина, характеризующая создаваемую небесным объектом вблизи наблюдателя освещенность.

Освещённость – световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади.
Единицей измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ) служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр), в СГС (сантиметр-грамм-секунда) – фот (один фот равен 10 000 люксов).


Освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении источника от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (закон обратных квадратов).

Субъективно видимая звездная величина воспринимается как блеск (у точечных источников) или яркость (у протяженных).

При этом блеск одного источника указывают путем его сравнения с блеском другого, принятого за эталон. Такими эталонами обычно служат специально подобранные непеременные звезды.

Звездную величину сначала ввели как указатель видимого блеска звезд в оптическом диапазоне, но позже распространили и на другие диапазоны излучения: инфракрасный, ультрафиолетовый.

Таким образом, видимая звёздная величина m или блеск является мерой освещённости Е, создаваемой источником на перпендикулярной к его лучам поверхности в месте наблюдения.

Исторически все началось более 2000 лет назад, когда древнегреческий астроном и математик Гиппарх (II век до нашей эры) поделил видимые глазом звезды на 6 величин.

Самым ярким звездам Гиппарх присвоил первую звездную величину, а самым тусклым, едва видимым глазом, – шестую, остальные равномерно распределил по промежуточным величинам. Причем, разделение на звездные величины Гиппарх произвел так, чтобы звезды 1-й величины казались настолько ярче звезд 2-й величины, насколько те кажутся ярче звезд 3-й величины и т. д. То есть от градации к градации блеск звезд изменялся на одну и ту же величину.


Как позже выяснилось, связь такой шкалы с реальными физическими величинами логарифмическая, поскольку изменение яркости в одинаковое число раз воспринимается глазом как изменение на одинаковую величину – эмпирический психофизиологический закон Вебера – Фехнера, согласно которому интенсивность ощущения прямо пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя.

Это связано с особенностями человеческого восприятия, для примера, если в люстре последовательно зажигается 1, 2, 4, 8, 16 одинаковых лампочек, то нам кажется, что освещенность в комнате все время увеличивается на одну и ту же величину. То есть количество включаемых лампочек должно увеличиваться в одинаковое число раз (в примере вдвое), чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен.

Логарифмическая зависимость силы ощущения Е от физической интенсивности раздражителя Р выражается формулой:

Е = к log P + a,   (1)

где k и a – некие постоянные, определяемые данной сенсорной системой.

В середине 19 в. английский астроном Норман Погсон осуществил формализацию шкалы звездных величин, которая учитывала психофизиологический закон зрения.

Основываясь на реальных результатах наблюдений, он постулировал, что

ЗВЕЗДА ПЕРВОЙ ВЕЛИЧИНЫ РОВНО В 100 РАЗ ЯРЧЕ ЗВЕЗДЫ ШЕСТОЙ ВЕЛИЧИНЫ.

При этом в соответствии с выражением (1) видимая звездная величина определяется равенством:


m = -2,5 lg E + a,   (2)

где:

-2,5 – коэффициент Погсона, знак минус – дань исторической традиции (более яркие звезды имеют меньшую, в т. ч. отрицательную, звездную величину);
a – нуль-пункт шкалы звёздных величин, устанавливаемый международным соглашением, связанным с выбором базовой точки измерительной шкалы.

Если Е1 и Е2 соответствуют звёздным величинам m1 и m2, то из (2) следует, что:

E2/E1 = 100,4(m1— m2)   (3)

Уменьшение звездной величины на единицу m1 — m2 = 1 приводит к увеличению освещённости Е примерно в 2,512 раза. При m1 — m2 = 5, что соответствует диапазону от 1-й до 6-й звездной величины, изменение освещенности будет Е21=100.

Формула Погсона в её классическом виде устанавливает связь между видимыми звездными величинами:

m2 — m1 = -2,5 (lgE2 — lgE1)   (4)

Данная формула позволяет определять разницу звёздных величин, но не сами величины.

Чтобы с её помощью построить абсолютную шкалу, необходимо задать нуль-пункт – блеск, которому соответствует нулевая звездная величина (0m). Сначала в качестве 0m был принят блеск Веги. Потом нуль-пункт был переопределён, но для визуальных наблюдений Вега до сих пор может служить эталоном нулевой видимой звёздной величины (по современной системе, в полосе V системы UBV, её блеск равен +0,03m, что на глаз неотличимо от нуля).


Обычно же нуль-пункт шкалы звездных величин принимают условно по совокупности звезд, тщательная фотометрия которых выполнена различными методами.

Также за 0m принята вполне определенная освещенность, равная энергетической величине E=2,48*10-8 Вт/м². Собственно, именно освещенность и определяют при наблюдениях астрономы, а уже потом ее специально переводят в звездные величины.

Делают они это не только потому что «так привычнее», но и потому что звездная величина оказалась очень удобным понятием.

звездная величина оказалась очень удобным понятием

Измерять освещенность в ваттах на квадратный метр крайне громоздко: для Солнца величина получается большой, а для слабых телескопических звезд – очень маленькой. В то же время оперировать звездными величинами гораздо легче, так как логарифмическая шкала исключительно удобна для отображения очень больших диапазонов значений величин.

Погсоновская формализация в последующем стала стандартным методом оценки звёздной величины.

Правда, современная шкала уже не ограничивается шестью звездными величинами или только видимым светом. Очень яркие объекты могут иметь отрицательную звездную величину. Например, Сириус, ярчайшая звезда небесной сферы, имеет звездную величину минус 1,47m. Современная шкала позволяет также получить значение для Луны и Солнца: полнолуние имеет звездную величину -12,6m, а Солнце -26,8m. Орбитальный телескоп «Хаббл» может наблюдать объекты, блеск которых составляет величины примерно до 31,5m.


Шкала звездных величин
(шкала – обратная: меньшим значениям соответствуют более яркие объекты)

Источник: myvera.ru

“Летние” звезды первой величины

Вега в созвездии Лиры

Если в один из летних вечеров посмотреть в небо над головой, то скорее всего ваше внимание привлечет именно эта звезда. Вега, главная звезда в созвездии Лиры.

Созвездие Лиры маленькое, его можно видеть все сразу в бинокль. Оно состоит, кроме Веги, из мелких звезд, ниже третьей величины. Из них составляется очертание треу­гольной лиры или арфы, с главной звездой в верхнем правом углу.

Денеб в созвездии Лебедя

Влево, недалеко от Веги, на той же высоте, видна другая довольно яркая звезда первой величины. Это — Денеб, главная звезда в созвездии Лебедя. Это созвездие гораздо больше Лиры. Оно имеет вид креста, наклоненного влево. Главная звезда — Денеб составляет вершину креста, а средина креста и концы перекладин обозначены звездами 2-3-й величины.


Лира помещается у правой перекладины креста, а под левой перекладиной, гораздо ниже, вы заметите еще звезду первой вели­чины — Альтаир, главную звезду созвездия Орла.

Альтаир в созвездии Орла

Если вы нашли Альтаир, но хотите удостовериться — он ли это, поищите над вашей звездой, очень близко, звездочку 3-й величины: она должна быть над Альтаиром, это его примета. Под Альтаиром на таком же расстоянии есть тоже звездочка, но еще мельче.

Созвездия Лебедя, Лиры и Орла составля­ют тесную семью, и если вы узнаете одно из них, то сейчас же найдете и остальные два. Легче всего найти большой крест Лебедя; тогда звезды Вега и Альтаир найдутся сами собою: Вега направо, над крестом, Альтаир влево, ниже.

Летом, в сумерки, на южной стороне неба прежде всех загораются три звезды: в высоте — Вега, налево и ниже — Альтаир, а далеко направо — третья звезда первой величины: Арктур, в созвездии Волопаса.

Арктур в созвездии Волопаса

Найти Арктур может быть не так просто, зато очень просто выяснить, что перед вами именно нужная звезда. Проведите от него пальцем линию вверх и немного влево, наискось. Вы встретите звезду второй величины. Проведите от этой звезды линию еще влево на такое же расстояние и найдете другую звезду второй величины.


Это — Гемма, главная звезда Северного Венца. Венец — маленькое созвездие в виде венка из мелких звезд, или скорее перстня, в котором Гемма занимает место драгоценного камня.

Волопас и Северный Венец составляют близкую пару; ее легко отыскать и узнать. В созвездии Волопаса есть, кроме Арктура, три звезды 3—4 величины. Они вместе с Геммой составляют равносторонний ромб, а Арктур помещается внизу, против его нижнего тупого угла.

Капелла в созвездии Возничего

В летние вечера видна еще одна звезда 1-й величины; она стоит на севере, невысоко. Это — Капелла, звезда в созвездии Возничего. Налево от Капеллы видна довольно яркая звезда второй величины, направо вниз от Капеллы — звездочка третьей величины, а под нею — тесная пара мелких звездочек.

Рядом с Возничим, направо, можно разобрать созвездие Персея, в виде вытянутого пятиугольника, как бы подвешенного за шестую звездочку. Одна из звезд Персея, во главе пятиугольника, немного ярче 2-й величины. Персей с Возничим составляют такую же тесную пару, как Лебедь с Лирой.

К осени вид звездного неба меняется. Лебедь, Лира, Орел и Волопас подвигаются к западу и спускаются ниже, а Возничий переходит на восток и поднимается все выше и выше. К зиме Арктур, а за ним и Альтаир заходят и скрываются под видимым краем Земли, и Вега с верхушкой созвездия Ле­бедя стоят на севере, там, где летом блестела Капелла, только еще пониже. Капелла в это время поднимается на самый верх, туда, где стояла Вега. В это время, под Капеллой, на южной стороне неба, открывается множество блестящих созвездий. В зимние вечера на небе гораздо больше звезд первой величины, чем летом, и почти все на южной стороне неба.

“Зимние” звезды первой величины


Бетельгейзе, Ригель и Беллатрикс в созвездии Ориона

В зимний вечер, лишь только вы поднимете глаза, вы увидите перед собою на юге созвездие Ориона. Это — длинный и очень правильный крест, наклоненный влево с двумя звездами первой величины на концах: на верхнем Бетельгейзе, на нижнем — Ригель.

Коротенькая перекладина креста находится посредине между этими звездами и состоит из трех звезд второй величины, на равном расстоянии одна от другой; это Пояс Ориона, ещё называемый Три Волхва. Направо от верхней звезды Ориона, Бетельгейзе, есть еще звезда ярче второй величины — Беллатрикс.

Сириус в созвездии Большого Пса

Если вы взглянете на Орион, то непременно обратите внимание на блестящую звезду влево от него и пониже. Это — Сириус, самая яркая звезда на небе, она блестит почти как планета. Принадлежит Сириус к созвездию Большого Пса. Остальные звезды этого созвездия едва видны у края неба.

Альдебаран в созвездии Тельца.

Выше и правее Ориона вы найдете другую звезду первой величины — Альдебаран. Ее легко узнать по красноватому цвету и по тому, что около нее, с правой стороны, рассеяна целая кучка мелких звездочек, так называемые Гиады. Еще правее и еще выше видна другая кучка звезд, Плеяды.


Звездочки так мелки, что из них можно разобрать только от пяти до восьми штук, но они сидят так тесно, что вся кучка бросается в глаза не хуже звезды первой величины. Альдебаран, Гиады и Плеяды принадлежат к созвездию Тельца.

Звезды Ориона с Сириусом и Альдебараном составляют самую яркую и самую красивую семью на всем небе, а над ними, выше всех звезд, красуется Капелла. Взглянув на расположение этих звезд, вы поймете, что летом, когда Капелла стояла низко на севере, Альдебаран, Орион и Сириус находились под нею, там же, на севере, ниже видимого края Земли: поэтому их и не было видно.

К зиме прежде всех начинает показываться по вечерам Альдебаран, потом звезды Ориона н, наконец, уже в декабре, Сириус, и красуется он только до марта: в марте к 9 часам вечера Сириус уже заходит, за ним спускается под землю и Орион. Все эти звезды показываются снова в конце лета; но тогда они восходят только к утру.

Зимою, в самом начале вечера, в четыре-пять часов, вы еще застанете на небе летнее расположение созвездий: наверху Лира и Лебедь; только к 9 часам вечера восходят зимние звезды, о которых сейчас была речь, а Лебедь и Лира спускаются на свое зимнее место, на север.

Будете ли вы смотреть на небо в середине зимы или в начале весны, вы заметите по ле­вую сторону от Ориона и Капеллы еще несколько ярких созвездий.


Кастор и Поллукс в созвездии Близнецы

Созвездие Близнецы — две ярких звезды, одна над другой: Кастор и Поллукс. Обе они по блеску слабее Альдебарана, не говоря о Сириусе и Веге, а верхняя из них, Кастор, причисляется даже к звездам 2-й величины. Зимою Близнецы стоят выше Ориона и почти на одной высоте с Альдебараном, а в феврале поднимаются еще выше и стоят почти вровень с Капеллой.

Процион в созвездии Малого Пса

Под Близнецами видна еще звезда первой величины, Процион. Она вместе с маленькой звездочкой направо от нее составляет созвездие Малого Пса и стоит над Сириусом.

Ре­гул в созвездии Льва

Еще левее, на востоке, видна звезда Ре­гул, в правом нижнем углу созвездия Льва. Созвездие это представляет кособокий четырехугольник (трапецию) из четырех звезд; три из них 2—3 величины.

В середине весны, в апреле, Лев красуется на юге, высоко, а по левую сторону от него, на востоке, уж опять виден взошедший Арктур в созвездии Волопаса; он начинает показываться к 9 часам вечера еще с января.

В июле заходит и Лев, уступая место лет­ним звездам.

Спика в созвездии Девы

Между Арктуром и Регулом, гораздо ниже их обоих, в это время — то есть, в весеннее время — появляется звезда почти первой величины — Спика, или Колос, в созвездии Девы. Но это уже не зимняя, а скорее весенняя звезда.  Она поднимается повыше в мае и в это время по вечерам видна на юге, на месте Сириуса. В июне и июле ее можно застать только в сумерки на закате.

Краткие сведения по звездам первой величины

  • Лира с Лебедем и Возничий видны в любое время года.
  • Волопас виден по вечерам в первые три четверти года, с января по сентябрь.
  • Орел — во второй половине года, летом и осенью.
  • Близнецы и Телец — в зимнюю половину года, с поздней осени до весны.
  • Орион, Большой Пес и Малый Пес — в зимние месяцы, с декабря по март.
  • Лев — в первую половину года, зимой и весной.
  • Дева — весной.

В зимние вечера выше всех ярких созвездий стоит Возничий, летом — Лира, ранней весной — Лев, в мае — Волопас; но Лира уж стоит наравне с ним, на востоке, и вскоре становится гораздо выше Волопаса, а он спускается к западу.

Каждая звезда достигает своей наибольшей высоты в то время, когда она стоит прямо на юге, — это ее полдень, как у солнца. Астрономы называют это положение звезды кульминацией.

Источник: starcatalog.ru

История

Древнегреческий ученый Гиппарх Никейский, который жил на территории Турции во II веке до н. э., считается одним из влиятельнейших астрономов античности. Он составил объемный каталог звезд, первый в Европе, описав расположения более чем тысячи небесных светил. Также Гиппарх ввел такую характеристику как звездная величина. Наблюдая невооруженным  глазом за звездами, астроном решил разделить их по яркости на шесть величин, где первая величина – самый яркий объект, а шестая — наиболее тусклый.

В XIX веке, британский астрономом Норман Погсон усовершенствовал шкалу измерений звездных величин. Он расширил диапазон ее значений и ввел логарифмическую зависимость. То есть с повышением звездной величины на единицу, яркость объекта уменьшается в 2.512 раза. Тогда звезда 1-й величины (1m) в сто раз ярче, нежели светило 6-й величины (6m).

За эталон небесного светила с нулевой звездной величиной изначально брался блеск Веги, самой яркой точки в созвездии Лиры. Несколько позже было изложено более точное определение объекта нулевой звездной величины – его освещённость должная равняться 2,54·10−6 люкс, а световой поток в видимом диапазон 106 квантов/(см²·с).

Видимая звездная величина

Описанная выше характеристика, которую определил Гиппарх Никейский, впоследствии стала носить название «видимая» или «визуальная». Имеется в виду, что ее можно наблюдать как при помощи человеческих глаз в видимом диапазоне, так и с использованием различных инструментов вроде телескопа, включая ультрафиолетовый и инфракрасный диапазон. Звездная величина созвездия Большой Медведицы равна 2m. Однако мы знаем, что Вега с нулевым блеском (0m) не самая яркая звезда на небосводе (пятая по блеску, третья для наблюдателей с территории СНГ). Поэтому более яркие звезды могут иметь отрицательную звездную величину, к примеру, Сириус (-1.5m). Также сегодня известно, что среди небесных светил могут быть не только звезды, но и тела, отражающие свет звезд – планеты, кометы или астероиды. Звездная величина полной Луны составляет −12,7m.

Абсолютная звездная величина и светимость

Для того чтобы была возможность сравнить истинную яркость космических тел, была разработана такая характеристика как абсолютная звездная величина. Согласно ней вычисляется значение видимой звездной величины объекта, если бы этот объект располагался на за 10 парсек (32,62 световых лет) от Земли. В таком случае отсутствуют зависимость от расстояния до наблюдателя при сравнении различных звезд.

Абсолютная звездная величина для космических объектов в Солнечной системе использует иное расстояние от тела к наблюдателю. А именно 1 астрономическую единицу, при этом, в теории, наблюдатель должен находиться в центре Солнца.

Более современной и полезной величиной в астрономии стала «светимость». Эта характеристика определяет полную энергию, которую излучает космическое тело за определенный отрезок времени. Для ее вычисления как раз и служит абсолютная звездная величина.

Спектральная зависимость

Как уже говорилось ранее, звездная величина может быть измерена для различных видов электромагнитного излучения, а потому имеет разные значения для каждого диапазона спектра. Для получения картинки какого-либо космического объекта астрономы могут использовать фотопластинки, которые более чувствительны к высокочастотной части видимого света, и на изображении звезды получаются голубыми. Такая звездная величина называется «фотографической», mPv. Чтобы получилось значение близкое к визуальному («фотовизуальное», mP), фотопластинку покрывают специальной ортохроматической эмульсией и используют желтый светофильтр.

Учеными была составлена так называемая фотометрическая система диапазонов, благодаря которой можно определять основные характеристики космических тел, такие как: температура поверхности, степень отражения света (альбедо, не для звезд), степень межзвездного поглощения света и прочие. Для этого производится фотографирование светила в разных спектрах электромагнитного излучения и последующие сравнение результатов. Для фотографии наиболее популярны следующие фильтры: ультрафиолетовый, синий (фотографическая звездная величина) и желтый (близкий к фотовизуальному диапазону).

Фотография с запечатленными энергиями всех диапазонов электромагнитных волн определяет так называемую болометрическую звездную величину (mb). С ее помощью, зная расстояние и степень межзвездного поглощения, астрономы вычисляют светимость космического тела.

Источник: SpaceGid.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.