Всем привет!
Глядя сегодня, как некоторые прожигают жизнь в безделье на лавочке в коридоре гимназии, я подумала, что такую уйму свободного времени можно было бы потратить на что-нибудь более полезное…
Например, на выяснение, что такое фотометрия. Именно этот метод из двух имеющихся в астрономии (второй – спектрометрия) дает ответ на вопрос о важнейшей энергетической характеристике звезды – ее СВЕТИМОСТИ. Вот представьте: сидит мааааленький такой человечек на мааааленькой планетке возле мааааленькой звездочки, никуда сам полететь, померить и потрогать не может, но может иметь ЧИСЛЕННОЕ представление об энерговыделении (т.е. в конечном итоге о размерах, массах, а потом и спутниках!) других огромных и далеких звездных систем. Я начинаю очень уважать все Человечество только за это…
Первый шаг к этому знанию был сделан так:
Понятие "звездная величина" было введено древнегреческим астрономом Гиппархом во II веке до н. э., назвавшим самые яркие из видимых звезд "звездами первой величины", а самые слабые - "звездами шестой величины". В дальнейшем эти понятия были уточнены. Объекты, блеск которых в 2,512 раза превосходит блеск "первой величины", называются объектами "нулевой величины", более ярким присваиваются отрицательные значения звездных величин.Стоит запомнить:
Солнце имеет -26,8 звездную величину (здесь и далее - минус!).
Луна в полнолуние имеет -12 звездную величину.
Венера вблизи нижнего соединения - до -4,6m.
Самая яркая из звезд - Сириус, a Большого Пса, имеет -1,2m.
Самые слабые из космических объектов, наблюдаемых в настоящее время, имеют блеск +28m - +29m.
Человеческий глаз способен зарегистрировать разницу в блеске двух космических объектов до 0,02 звездной величины. Специальные приборы - электрофотометры - способы уловить разницу в блеске менее 0,001m.
Блеск и светимость небесных светил
Основными понятиями астрофотометрии являются:Блеск небесного светила - это освещенность, создаваемая им в точке наблюдения.
Обратите внимание, что формулу освещенности можно не запоминать. Важно, что освещенность ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА КВАДРАТУ РАССТОЯНИЯ до источника.
Для измерения блеска в астрономии используют особую единицу измерения - звездную величину.
Звездная величина (m) - это условная (безразмерная) величина испускаемого светового потока, характеризующая блеск небесного светила, выбранная таким образом, что интервал в 5 звездных величин соответствует изменению блеска в 100 раз. Одна звездная величина отличается от другой ровно в 2,512 раз.
Формула Погсона связывает блеск светил с их звездными величинами:
E1/E2 = 2.512**(m2-m1) (** - действие возведения в степень).
где E1 и E2 - освещенность от каждого из светил, m1 и m2 - их видимые звездные величины.
А вот эту формулу - запомнить стоит. На самом деле она достаточно проста и помогает решать задачи.
Определяемая звездная величина зависит от чувствительности приемника излучения к световым лучам разного цвета.
Визуальная звездная величина (mv) определяется прямым наблюдениями и отвечает чувствительности человеческого глаза, испытывающим наибольшую чувствительность к световым лучам желто-зеленого цвета (максимум спектральной чувствительности глаз вблизи 555 мкм).
Фотографическая звездная величина (mр) определяется измерением освещенности светилом на фотопластинке (при фотографических наблюдениях), чувствительной к сине-фиолетовым и ультрафиолетовым лучам.
Болометрическая звездная величина (mв) определяется прибором болометром и отвечает полной мощности излучения светила.
Для протяженных, имеющих большие угловые размеры объектов определяется интегральная (общая) звездная величина, равная сумме блеска его частей.
Звезды и другие удаленные объекты, не имеющие видимых угловых размеров, могут служить моделью точечного источника света: испускаемые ими лучи движутся почти параллельно.
Для сравнения энергетических характеристик космических объектов, удаленных на разные расстояния от Земли, ведено понятие абсолютной звездной величины.
http://www.astronet.ru/db/msg/1177040/chapter3_5.html - тут все очень подробно, я сократила текст до самого важного минимума.
Теперь задачи для вас (придумала сейчас, пока составляла текст, предлагаю и вам придумать подобные):
1. Какая звезда ярче 5m или 7m и во сколько раз?
2. Сколько звезд 2 m нужно взять, чтобы заменить по блеску одну звезду 1m?
3. Какой интегральный блеск должна иметь галактика, чтобы освещать ночной мир так же ярко, как Сириус?
4. Оцените расстояние до звезды, если ее блеск в 40 000 раз меньше блеска Солнца. Расстояние до Солнца можно считать в астрономических единицах: http://www.astronet.ru/db/msg/1162105
Ваши варианты ответов оставляйте в комментариях.
1. 5m в 5,024 раз
ОтветитьУдалить2. 2 звезды
3. -1,2
4. ???
1)5m в 5,024 раза
ОтветитьУдалить2)2 звезды
3)-1,2
4)незнаю
1.5m в 5000 раз
ОтветитьУдалить2.1,5 звезды
3.2,-1
4.непонятно
1. То, что звезда 5 величины ярче звезды 7 величины - совершенно верно! Различие в звездных величинах на 2 величины означает различие в блеске в 2.512*2.512 = 6.3 раза. Нужно возвести 2.512 во вторую степень.
ОтветитьУдалить2.Чтобы заменить звезду 1 величины нужно взять, строго говоря,2.512 звезд второй величины. Округлив до целых, имеем с избытком 3 звезды.
3. Галактика должна иметь такой же интегральный блеск, как и Сириус, т.е. -1.2m.
4. Ищем r. Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния (1/(r*r)).Звездочка - символ умножения. Запишем освещенность для Солнца Е: 1\(1 а.е.*1.а.е). и для гипотетической звезды: E1: 1\(r*r) Разделим одно выражение на другое почленно, как при решении системы уравнений, получим 40000 = r*r, откуда r = 200 а.е. По современным представлениям, границы Солнечной системы несколько дальше (до пояса Койпера, в котором находятся Плутон и Харон, 40 а.е. http://www.astronet.ru/db/msg/1173213). Никакой звезды там, конечно же, нет.
Молодцы! сами разобрались почти во всем! Продолжаем в том же духе?
ОтветитьУдалитьДа
ОтветитьУдалитьДа
ОтветитьУдалитьЕще задачи на блеск звезд:
ОтветитьУдалить1. какая звезда будет казаться ярче - голубая или желтая, при условии, что энергии они обе излучают одинаковые? Почему?
2. Доступна ли невооруженному глазу переменная звезда, которая в максимуме имеет блеск +2m и изменяет его на 5 звездных величин?
3.Как отличить планету от звезды, наблюдая невооруженным глазом?
4.(Вариант задачи 3)Как отличить Юпитер от Сириуса?
http://www.astronet.ru/db/msg/1162219 - здесь о переменных звездах
ОтветитьУдалитьhttp://www.astronet.ru/db/msg/1248093/APOD2010-11-10.jpg.html - посмотрите на правый снимок. Там хорошо видны серпы Луны и Венеры. Может попасться задачка на неправильный рисунок или с просьбой нарисовать видимую картинку такого положения серпов.
ОтветитьУдалить1. Желтые звезды светлее! :D
ОтветитьУдалить2. Нет
3. Планету видно только вечером/ночью
4. По блеску
1.светлее жёлтые
ОтветитьУдалить2.нет
3.видно токо ночью или вечером
4.по блеску
1.В1. Верно, желтые ВЫГЛЯДЯТ ЯРЧЕ, потому что глаз человека более чувствителен к желтым лучам (Солнце желтое!)
ОтветитьУдалить2.В максимуме переменная звезда +2m наблюдению доступна, а вот в минимуме (2+5=7m) - нет, т.к. невооруженный глаз видит звезды до +6,5m.
Так что и тут вы правы, но ответ не объяснили, а для олимпиады важно ОБЪЯСНИТЬ правильный ответ.
3.Планеты Солнечной системы расположены ближе к Земле, поэтому не являются ТОЧЕЧНЫМИ источниками, как звезды. Планету можно отличить от звезды по характеру блеска: тонкий звездный лучик атмосфера Земли "качает" турбулентностями - звезда мерцает. Планета светит спокойным светом.
Звезды перемещаются по небесной сфере очень медленно - сотые и тысячные доли секунды дуги в год!(Самая быстрая звезда - Летящая Барнарда) планеты "блуждают" - перемещаются по небу, описывают петли. Если понаблюдать достаточно долго, можно заметить движение планеты в отличие от звезды.
Если надо определить сразу, то первый вариант.
4. Попробуйте сами объяснить отличия вида Сириуса и Юпитера на основе задачи 3.
Летящая Барнарда здесь:http://www.astronet.ru/db/msg/1171958
ОтветитьУдалитьА тут - Сириус:http://www.astronet.ru/db/msg/1248221
К стати, рассчитайте, сколько лет свет идет до Земли от Летящей Барнарда, если 1 пк=3.26 св года.
ОтветитьУдалить17,73
ОтветитьУдалитьсветовых года
ОтветитьУдалитьМного. Из данных о Летящей Барнарда имеем расстояние до нее 1.81 пк. Умножаем на 3.26 св. года, получаем?
ОтветитьУдалитьК стати, время нельзя измерять в СВЕТОВЫХ годах. Это единицы расстояния.
ОтветитьУдалитьполучается 5.9006
ОтветитьУдалить5.9006
ОтветитьУдалитьЭтот комментарий был удален автором.
ОтветитьУдалитьПравильный ответ с учетом точности данных: свет от Летящей Барнарда идет 5, 90 лет. Именно такой полный ответ дает максимальное количество баллов за решенную задачу.
ОтветитьУдалитьбудем знать)
ОтветитьУдалить