Звездные величины

Первым разделил звезды по их блеску древнегреческий астроном Гиппарх (180-110 до н. э.). Он выразил его в условных единицах – видимых звездных величинах.

Самые яркие из них он выделил в группу звезд 1-й величины, немного более слабые – 2-й, а едва заметные – 6-й величины. Так была введена шкала звездных величин, в которой чем больший блеск звезды (то есть, ярче звезда), тем меньше ее звездная величина. С ослаблением блеска звездная величина увеличивается.

Гиппарх связывал шкалу видимых звездных величин с размерами звезд, но он ошибался. Видимая звездная величина характеризует блеск небесного светила, но отнюдь не его угловые или линейные размеры.

Звездные величины обозначают буквой $m$ (от лат. «magnitude» - «величина»), которую ставят как показатель степени справа вверху у цифры, указывает ее числовое значение (например, $1^m$).

Восприятие яркости звезд человеком

Когда в первой половине XIX в. изобрели оптические приборы для количественного сравнения интенсивности света звезд (фотометры), выяснилось, что при разнице в одну звездную величину блеск звезд отличается примерно в 2,5 раза. Такая зависимость не случайна, а является следствием восприятия света глазом, – частный случай более общего психофизиологического закона, который описывает восприятие различных физических величин органами чувств человека. Закон был сформулирован в XIX в. Е. Вебером (1795-1878) и Г. Фехнером (1801-1887):

Если интенсивность какой-либо физической величины растет в геометрической прогрессии, то ее восприятие (ощущение) растет в арифметической прогрессии.

Этот закон справедлив, например, для человеческого восприятия громкости звука, интенсивности света, силы механической нагрузки. Поэтому освещенность $Е$, которую создает световой поток от звезды $1^m$, на самом деле в 2,512 раз больше, чем у звезды $2^m$, в $(2,512)^2$ раза больше, чем у звезды $3^m$ и т.д.

То есть, освещенность (раздражение глаз) изменяется в геометрической прогрессии, но мы чувствуем изменение блеска (звездной величины) в арифметической прогрессии.

Поскольку разница блеска двух звезд $1^m$ и $6^m$ составляет 2,512 в степени пять: $(2,512)^5 = 97,66$, то есть почти 100, то английский астроном Норман Погсон предложил считать, что разница в пять звездных величин ($D^m = 5^m$) означает разницу блеска ровно в 100 раз. Идея была одобрена, и это правило действует в астрономии и сейчас.

Ярчайшие светила

Чувствительные приемники излучения позволяют измерять даже незначительные различия блеска, поэтому его для большинства светил его подают в дробных числах с точностью в пределах одной десятой звездной величины.

Точные измерения обнаружили несколько звезд с блеском, превышающим первую видимую звездную величину – их отнесли к звездам нулевой звездной величины ($0^m$). Есть несколько звезд, имеющих отрицательные видимые звездные величины. Например, блеск Сириуса (альфы Большого Пса) – ярчайшей звезды на небе Земли равна -$1,^m58$. Более яркими являются светила – планеты Солнечной системы, Луна и Солнце.

На небе Земли есть только 24 звезды нулевой ($0^m$) и первой ($1^m$) видимой звездной величины. А звезд до $6^m$ (что на границе зрения обычного человеческого глаза) на небе нашей планеты – около 6000.

Абсолютная звездная величина

Видимая звездная величина не дает информации о настоящей мощности источника света, потому что не учитывает расстояние до него (например, свеча, находящаяся рядом, лучше освещает текст, чем электрическая лампочка с большого расстояния). Поэтому для характеристики яркости зрение введено понятие абсолютная звездная величина $М$.

Абсолютная звездная величина М

Это звездная величина, которой обладает звезда, находящаяся на расстоянии 10 пк (32,6 св. г.) от наблюдателя.

Абсолютную звездную величину легко найти, если известна видимая величина звезды и ее параллакс , то есть расстояние до нее.

Кроме того, зная расстояние до звезды, то есть ее абсолютную звездную величину, можно установить общее количество энергии, излучаемое звездой со всей своей поверхности за единицу времени по всем направлениям. Эту величину называют светимостью $L$ звезды.

Обычно светимость звезды выражают в единицах светимости Солнца, то есть неких относительных единицах.

На Студворк вы можете заказать статью по астрономии онлайн у профильных экспертов!

Тест по теме “Звездные величины”