Даже не будучи астрономом, вы можете легко отличить на ночном небе звезды от планет. Планеты светят ровным светом и с Земли похожи на крохотные кружочки с ровными краями.
Звезды же такого свечения не дают – они словно мерцают и переливаются, причем могут принимать разные оттенки. Почему так происходит?
Звездный свет и земная атмосфера
Видимое человеческому глазу звездное мерцание – это не свойство звезд, а особенность зрительного восприятия с Земли. Вы, наверное, замечали, что особенно красочно происходит мерцание звезд в морозные ночи или сразу после дождя?
Дело в том, что причиной мерцания звезд является атмосфера . Звезды излучают свет, который по пути к Земле проходит через слои атмосферы, а она, как известно, неоднородна.
Лучам звездного света нужно проникнуть через участки атмосферы с разной плотностью и температурой, а это напрямую влияет на преломление световых лучей. Участки слоев газа разной плотности делают это преломление разнонаправленным.
Не стоит забывать и о том, что массы воздуха подвижны: теплые потоки поднимаются вверх, холодные опускаются к поверхности Земли. В зависимости от своей температуры, воздух по-разному преломляет свет. Когда свет звезды переходит из слоя атмосферы с высокой плотностью в участок с меньшей плотностью и наоборот, он становится мерцающим. Меняется и сама яркость звезд: они то тускнеют, то снова сияют.
Ученые называют этот процесс сцинтилляцией. Кроме того, на процесс излучения света от звезд влияют турбулентные вихри, которые движутся в разных направлениях на различных высотах.
Разные участки атмосферы действуют на луч света, как линзы с постоянно меняющейся кривизной. Лучи, проходя через эти своеобразные «линзы», то рассеиваются, то вновь сосредотачиваются. Это сопровождается и рассеиванием цвета, поэтому низко расположенные над горизонтом звезды могут менять свой оттенок.
Чем выше от Земли, тем менее заметно звездное мерцание – слой атмосферы становится тоньше, оптическое воздействие на лучи света уменьшается. Именно по этой причине научные обсерватории обычно обустраивают как можно выше в горах – оттуда проще наблюдать за звездами, не отвлекаясь на сильное мерцание.
В космосе нет атмосферы, и, по словам космонавтов и по имеющимся снимкам с космических телескопов, звезды там светят ровным и спокойным светом.
Почему не мерцают планеты?
Планеты светят равномерным светом в первую очередь потому, что расположены гораздо ближе к поверхности Земли, чем звезды. Мы видим звезды, как мерцающие точки, планеты же воспринимаются глазом как небольшие диски, которые за счет своей яркости кажутся абсолютно круглыми. Дело в том, что планеты по своей природе тем и отличаются от звезд, что не излучают собственный свет, а отражают посторонний.
От одних участков планеты свет отражается интенсивнее, от других – слабее, а спустя буквально секунду интенсивность отражения меняется. При этом средняя интенсивность отражения лучей света от планеты остается неизменной, и с точки зрения человека свет от небесного тела остается ровным и спокойным.
Иными словами, планеты тоже мерцают, но с разной, постоянно меняющейся интенсивностью в разных точках, и эти перемены яркости отражения в разные моменты времени восполняют друг друга. Общее же отражение света от планеты остается постоянным.
Самые яркие планеты Солнечной системы, видимые с Земли невооруженным глазом, – Венера и Юпитер. Венера хорошо заметна на утреннем и вечернем небосклоне, на фоне зари; она светится ровным желтым светом. Венера – третья по яркости в небе (если смотреть с Земли) и Луны. Блеск Юпитера чуть слабее, и эта планета также имеет желтый оттенок.
В последние десятилетия периодически очень заметен на небосклоне становится Марс. Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, тоже довольно яркая, но распознать ее можно, только обладая определенными знаниями.
Из-за того, что Меркурий находится максимально близко к Солнцу, он скрывается в его лучах, и увидеть планету легко только тогда, когда она удаляется от светила на определенное расстояние. Обычно это происходит на рассвете или на закате.
: мы видим серебристый свет , планеты, движущиеся по своим орбитам, далекие звезды, мерцающие светом, испущенным миллионы лет назад.
Этот танец света, который мы видим, когда смотрим на звезды, завораживает людей на протяжении веков — даже самых маленьких людей. По мере взросления мы узнаем имена звезд и созвездий.
Но почему же звезды мерцают? Почему они словно «танцуют» в ночном небе?
Для начала обратим наш взгляд на уровень земли. Представьте, что вы видите волнообразное движение воздуха прямо над горячим песком. Мы видим этот эффект, потому что горячий воздух имеет меньшую плотность по сравнению с более прохладным воздухом, находящимся над ним, и поэтому он поднимается вверх. Теплых воздух рассеивает и преломляет свет несколько иначе, чем холодный, поэтому он немного меняет направление его распространения. Нам при этом кажется, что воздух словно становиться жидким.
Таким способом можно управлять направлением распространения света, изменяя то, что называется показателем преломления. По существу, этот показатель говорит о том, насколько именно луч света изменил направление: высокий показатель преломления означает, что направление распространения света будет изменено достаточно сильно.
Но вернемся к звездам: между нами и миллиардами солнц в космосе есть толстый слой плотной земной атмосферы. Хотя атмосфера и позволяет нам выжить, оно искажает для нас истинный свет Вселенной.
Атмосфера похожа на многослойный «торт», со сложными уровнями плотности, которая уменьшается по мере того, как вы удаляетесь от . Точно так же, как тепло песка вызывает «помехи» в воздухе над ним, звездный свет не имеет прямого пути, поскольку он добирается до наших глаз из космоса. Там, где встречаются разные по плотности слои воздуха, свет слегка преломляется в новом направлении, и процесс повторяется при прохождении каждого последующего слоя.
Это приводит к эффекту зигзага, создавая иллюзию, что звезда слегка смещается. Научное название этого эффекта — «звездная сцинтилляция», и по причине его существования космические телескопы создают гораздо более совершенные изображения, чем наземные обсерватории.
Но почему же, в таком случае, не все звезды мерцают? Есть две основные причины. Во-первых, свет от звезд, которые находятся в момент наблюдения ближе к горизонту должен проделать путь к нашим глазам через большее расстояние в атмосфере, и поэтому он проходит более причудливую траекторию, чем свет от звезд, расположенных высоко. Дело может быть еще в том, что тот объект, который кажется звездой, иногда является планетой.
Звезда мерцает не только потому, что ее свет должен проходить через атмосферу, но также потому, что ее свет очень слабый. Расстояние от этих звезд до Земли настолько велико, что они кажутся просто точками. Планеты, конечно, гораздо ближе, поэтому их свет выглядит скорее как диск, а не точка.
Так что в следующий раз, когда вы будете на небо в ночное время, и задаваться вопросом — почему же танцуют звезды? — или ваш ребенок, или внук спросят вас об этом, вы будете знать, что ответить.
> > 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.
Довольно часто звезды на небе заметно мерцают - вспыхивают, дрожат, быстро меняют яркость. Хотя мерцание звезд мешает проведению качественных астрономических наблюдений, благодаря этому явлению ночное небо кажется живым и близким.
Особенно заметно мерцание звезд в ветреные и морозные ночи, а летом сильное мерцание указывает на приближение сильного циклона. Зимой нередко звезды вдобавок переливаются разными цветами, подобно драгоценным камням на свету. Это относится прежде всего к звездам, находящимся невысоко над горизонтом. Так, ярчайшая звезда ночного неба, Сириус, мерцает и переливается разными цветами почти всегда, привлекая к себе повышенное внимание.
Даже самые красивые фотографии ночного неба не могут передать мерцание звезд. Фото: Руслан Мерзляков
В чем причина подобных явлений?
Мерцание и переливание звезд разными цветами - это не свойства, присущие самим звездам, а явления, порождаемые земной атмосферой . Воздушная оболочка нашей планеты неспокойна: массы воздуха находятся в постоянном движении - поднимаются и опускаются, сдвигаются в разные стороны. Кроме того, они имеют разную температуру и плотность в зависимости от высоты над поверхностью Земли, атмосферных течений и еще множества факторов. Как результат, в атмосфере образуются воздушные линзы и призмы, преломляющие и отклоняющие проходящий через них свет далеких небесных светил.
Но ведь это всего лишь воздух , можете возразить вы. Как он может играть роль призмы или линзы?
Свету все равно, что перед ним - твердый материал, воздух или жидкость. Свет неизбежно преломляется на границе двух сред, имеющих разную плотность. Чем больше разница в плотности, тем заметнее преломляется свет. Классические примеры - призма или стакан с водой. Ложка, стоящая в стакане, кажется надломленной из-за преломления света на границе воздуха и воды.
Так как воздушные массы в атмосфере имеют разную плотность в зависимости от высоты, течений, образующихся то тут то там ячеек Хэдли и других факторов, то они сами по себе способны играть роль таких призм и линз, пусть и довольно слабых. Когда свет звезды проходит через линзу, он приходит к нам усиленным, когда отклоняется - приходит ослабленным. Это быстрое колебание света мы и называем мерцанием.
Почему звезды мерцают и переливаются разными цветами. Источник: Natskies Observatory
Что касается переливания звезд разными цветами , то и здесь причиной является циркуляция воздуха в атмосфере. На примере обычной призмы видно, что свет разной длины волны искривляется по-разному. То же происходит и со светом звезды, когда он проходит сквозь воздушные призмы. Но до нас доходит то один цвет, то другой, то третий. Если фотографировать такую дрожащую и мерцающую разными цветами звезду очень короткими экспозициями, то на фотографиях мы увидим буквально всю палитру цветов!
Звезды мерцают гораздо сильнее у горизонта, чем в зените, поскольку их свет проходит через большую толщу воздуха. Рисунок: Bob King / Большая Вселенная
Нам осталось лишь объяснить, почему звезды, расположенные низко над горизонтом, мерцают и переливаются разными цветами гораздо сильнее, чем звезды вблизи зенита . Объяснение на удивление просто: прежде чем дойти до наших глаз, свет от низко расположенных звезд проходит через бо́льшую толщу атмосферы! Соответственно, и искажается он гораздо сильнее.
А в космосе звезды тоже дрожат и мерцают? Конечно, нет! Летая по орбите вокруг Земли за пределами плотных слоев атмосферы, космонавты наблюдают ровный и спокойный свет звезд.
Post Views: 3 978
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.
