Отправляйтесь в общественное место, где собираются люди, например, в тротуар в час пик или в торговый центр выходного дня, и вы быстро заметите, что каждый человек - это человек с разнообразными характеристиками, например, в зависимости от его роста, веса и лица. Каждый из них отличается по размеру, форме, возрасту и цвету. Есть и еще одна черта, которая сразу бросается в глаза - каждая звезда обладает уникальным блеском.
Еще в 120 г. до н.э. греческие астрономы распределили звезды по категориям в соответствии с их великолепием - первым, кто сделал это, был Гиппарх. Хотя мы очень мало знаем о его жизни, он, тем не менее, считается одним из самых влиятельных астрономов античности. Более двух тысяч лет назад он рассчитал продолжительность года с точностью до 6,5 минут. Он обнаружил прецессию равноденствий, предсказал, где и когда произошло лунное и солнечное затмения, и точно измерил расстояние от Земли до Луны. Гиппарх был также отцом тригонометрии, и его каталог составил от 850 до 1100 звезд, идентифицировал каждую по положению и оценивал их в соответствии с их яркостью по шкале от одного до шести. Самые ослепительные звезды были описаны как первая величина, а те, которые показались невооруженным глазом слабыми, были обозначены как шестые. Его классификации были основаны на наблюдениях невооруженным глазом, поэтому это было просто, но это было позже включено и расширено в Ptolomy's Альмагест который стал стандартом, используемым в течение следующих 1400 лет. Коперник, Кеплер, Галилей, Ньютон и Галлей были знакомы и приняли это, например.
Конечно, во времена Гиппарха не было никаких биноклей или телескопов, и для того, чтобы различить звезды шестой величины, нужны зрение и хорошие условия наблюдения. Световое загрязнение, которое широко распространено в большинстве крупных городов и прилегающих городских районах, сегодня ограничивает возможности просмотра слабых объектов в ночном небе. Например, наблюдатели во многих пригородных районах могут видеть только звезды третьей-четвертой звездной величины - в самые лучшие ночи пятая звездная величина может быть видна. Хотя потеря одной или двух величин не кажется такой большой, учтите, что число видимых звезд быстро увеличивается с каждым движением вверх по шкале. Разница между светлым загрязненным небом и темным небом захватывает дух!
К середине XIX века технология достигла такой степени точности, что старый метод измерения яркости звезд путем аппроксимации был препятствием для исследований. К этому времени набор инструментов для изучения небес включал в себя не только телескоп, но и спектроскоп, и камеру. Эти устройства обеспечили значительное улучшение по сравнению с рукописными заметками, набросками окуляров и выводами, сделанными из воспоминаний о предыдущих визуальных наблюдениях. Кроме того, поскольку телескопы способны собирать больше света, чем может собрать человеческий глаз, наука знала, что с первых телескопических наблюдений Галилея, что звезды были намного слабее, чем люди подозревали, когда была изобретена шкала величин. Поэтому все более широко признавалось, что поручения по яркости, принятые в древности, были слишком субъективными. Но вместо того, чтобы отказаться от него, астрономы решили отрегулировать его, математически дифференцируя яркость звезды.
Норман Роберт Погсон был британским астрономом, родившимся в Ноттингеме, Англия, 23 марта 1829 года. Погсон продемонстрировал свое мастерство с помощью сложных вычислений в раннем возрасте, вычислив орбиты двух комет к тому времени, когда ему было всего 18 лет. За время своей карьеры астронома в Оксфорде, а затем в Индии он обнаружил восемь астероидов и двадцать одну переменную звезду. Но его самым запоминающимся вкладом в науку была система количественного определения точной яркости звезд. Погсон был первым, кто заметил, что звезды первой величины были примерно в сто раз ярче звезд шестой величины. В 1856 году он предложил принять это как новый стандарт, чтобы каждое уменьшение величины уменьшало значение предыдущего со скоростью, равной пятому корню из 100 или около 2,512. Полярная, Альдебаран и Альтаир были определены величины 2,0 по Погсон и все остальные звезды по сравнению с этим в своей системе и из трех, Polaris был опорной звезды. К сожалению, позже астрономы обнаружили, что Polaris немного изменчив, поэтому они заменили блеск Vega в качестве базовой линии для яркости. Конечно, следует отметить, что с тех пор Vega была заменена более сложной математической нулевой точкой.
Присвоение значения интенсивности звездам между уровнями первой и шестой звездных величин основывалось на тогдашнем распространенном убеждении, что глаз воспринимает различия в яркости в логарифмическом масштабе. В то время ученые полагали, что величина звезды не была прямо пропорциональна фактическое количество энергии, полученное глазом. Они предположили, что звезда с магнитудой 4 будет на полпути между яркостью звезды с магнитудой 3 и звездой с магнитудой 5. Теперь мы знаем, что это не так. Чувствительность глаза не совсем логарифмическая - она соответствует кривой степенного закона Стивена.
Несмотря на это, коэффициент Погсона стал стандартным методом присвоения величин на основе видимой яркости звезд, видимых с Земли, и с течением времени, поскольку инструменты улучшились, астрономы смогли дополнительно уточнить свои обозначения, так что также стали возможными дробные величины.
Как упоминалось ранее, было известно, что Вселенная была заполнена звездами слабее, чем один глаз мог воспринимать со времен Галилея. Записки великого астронома полны ссылок на звезды седьмой и восьмой звезд, которые он обнаружил. Таким образом, коэффициент Погсона был расширен, чтобы охватить и те, которые были тусклее шестой величины. Например, невооруженный глаз имеет доступ к приблизительно 6000 звездам (но мало кто когда-либо видел их столько из-за хитрого ночного свечения и необходимости наблюдения в течение нескольких месяцев с экватора). Обычный бинокль 10X50 увеличит восприятие света глазом примерно в пятьдесят раз, увеличит количество видимых звезд примерно до 50 000 и позволит наблюдателю обнаружить объекты девятой величины. Скромный шестидюймовый телескоп еще больше увеличит зрение, раскрыв звезды до двенадцатой величины - это примерно на 475 слабее, чем невооруженный глаз может обнаружить. Примерно 60000 небесных целей можно наблюдать с помощью такого инструмента.
Великолепный 200-дюймовый телескоп Хейла на горе Паломар, долгое время являвшийся самым большим телескопом на Земле, пока новые приборы не превзошли его за последние двадцать лет, мог предложить визуальный взгляд до двадцатой величины - это примерно в миллион раз слабее, чем без посторонней помощи. К сожалению, этот телескоп не оборудован для непосредственного наблюдения - он не имел держателя окуляра и, как и любой другой большой телескоп сегодня, по сути, это гигантский объектив камеры. Космический телескоп Хаббл, на низкой околоземной орбите, может фотографировать звезды с двадцать девятой звездной величиной. Это представляет текущий край человечества видимой Вселенной - примерно в двадцать пять миллиардов раз слабее, чем нормальное человеческое восприятие! Невероятно, но огромные телескопы находятся на чертежной доске и финансируются за счет собирающих свет зеркал размером с футбольные поля, которые позволят видеть объекты на тридцать восьмой величине! Предполагается, что это может привести нас к самому началу творения!
Поскольку Vega представляла собой отправную точку для определения величин, нужно было что-то делать и с более яркими объектами. Например, восемь звезд, несколько планет, Луна и Солнце (все) затмевают Вегу. Поскольку использование более высоких чисел учитывало объекты слабее, чем невооруженным глазом, казалось целесообразным, чтобы нулевые и отрицательные числа можно было использовать для взятия тех, которые были ярче, чем Вега. Поэтому говорят, что Солнце светит с магнитудой -26,8, а полная Луна с -12. Сириусу, самой яркой звезде, замеченной на нашей планете, дали звездную величину -1,5.
Такое расположение сохранилось, потому что оно сочетает в себе точность и гибкость, чтобы с высокой точностью описать видимую яркость всего, что мы можем видеть на небесах.
Однако блеск звезд может быть обманчивым. Некоторые звезды выглядят ярче, потому что они ближе к Земле, выделяют необычно большое количество энергии или имеют цвет, который наши глаза воспринимают с большей или меньшей чувствительностью. Следовательно, астрономы также имеют отдельную систему, которая описывает блеск звезд на основе того, как они будут выглядеть на стандартном расстоянии - около 33 световых лет - называемом абсолютной величиной. Это устраняет эффекты отделения звезды от нашей планеты, ее собственную яркость и ее цвет из уравнения кажущейся величины.
Чтобы вывести абсолютную величину звезды, астрономы должны сначала понять ее действительное расстояние. Есть несколько методов, которые оказались полезными, из этих параллакс является наиболее часто используемым. Если вы держите палец вверх на расстоянии вытянутой руки, то, двигая головой из стороны в сторону, вы заметите, что палец, кажется, смещает свое положение относительно объектов на заднем плане. Этот сдвиг является простым примером параллакса. Астрономы используют его для измерения звездных расстояний путем измерения положения объекта на фоне звезд, когда Земля находится на одной стороне своей орбиты по сравнению с другой. Применяя тригонометрию, астрономы могут рассчитать расстояние до объекта. Как только это понято, другой расчет может оценить его видимую яркость в 33 световых года
Любопытные изменения в результате присвоения величины. Например, абсолютная величина нашего Солнца уменьшается до 4,83. Альфа Центавра, один из наших ближайших звездных соседей, похожа с абсолютной величиной 4,1. Интересно, что Ригель, яркая бело-голубая звезда, представляющая правую ногу охотника в созвездии Ориона, сияет с кажущейся величиной около нуля, но абсолютной величиной -7. Это означает, что Ригель в десятки тысяч раз ярче нашего Солнца.
Это один из способов, которым астрономы узнали об истинной природе звезд, хотя они очень далеки!
Галилей не был последним великим итальянским астрономом. Хотя он, пожалуй, самый известный, в современной Италии кипят тысячи как профессиональных, так и одаренных астрономов мирового уровня, которые занимаются исследованием и фотографированием Вселенной. Например, великолепная картина, сопровождающая это обсуждение, была сделана Джованни Бенинтендом с помощью десятидюймового телескопа Ричи-Кретьена и 3,5-мегапиксельной астрономической камеры с места его наблюдения на Сицилии 23 сентября 2006 года. На изображении изображена эфирная туманность , обозначенный Ван ден Берг 152. Он находится в направлении созвездия Цефея, расположенного примерно в 1400 световых лет от Земли. Поскольку он светит только с немалой величиной 20 (что вы теперь должны оценить как чрезвычайно слабый!), Джованни потребовалось 3,5 часа выдержки, чтобы запечатлеть эту чудесную сцену.
Красивый оттенок облака создается яркой звездой, находящейся около вершины. Микроскопические частицы пыли внутри туманности достаточно малы, чтобы отражать более короткие волны звездного света, которые стремятся к синей части цветового спектра. Более длинные волны, которые стремятся к красному, просто проходят. Это также аналогично причине, по которой наше земное небо синее. Эффект яркой подсветки очень реален и исходит от комбинированного звездного света нашей Галактики!
У вас есть фотографии, которыми вы хотели бы поделиться? Отправьте их на астрофотографический форум Space Magazine или отправьте по электронной почте, и мы могли бы разместить их в Space Magazine.
Автор R. Jay GaBany
