Почему звезды мерцают? Обман зрения космического масштаба

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Взгляд на ночное небо, усеянное тысячами мерцающих звезд, завораживает и рождает ощущение безграничности Вселенной. С детства мы привыкли к тому, что звезды «мигают», словно подмигивая нам из космической дали. Эта кажущаяся простота, воспетая в колыбельных и стихах, на самом деле является сложным физическим явлением, обусловленным взаимодействием света и земной атмосферы.

Мерцание звёзд, иллюстрация по мотивам
Мерцание звёзд, иллюстрация по мотивам «The starry night» Винсента Ван Гога
Автор: Designer

Истина, как это часто бывает, оказывается прозаичнее романтических представлений. Звезды, эти гигантские раскаленные шары плазмы, на самом деле светят ровным, постоянным светом. Мерцание же, которое мы наблюдаем, — не что иное, как искажение, возникающее на пути светового луча от звезды к нашему глазу.

  Звёздное небо, пересечённое Млечным Путём и метеором.  
Звёздное небо, пересечённое Млечным Путём и метеором.
Автор: Brocken Inaglory. Собственная работа, CC BY-SA 3.0 Источник: commons.wikimedia.org

Представьте себе далекий маяк, свет которого пробивается сквозь туман. Из-за неоднородности воздушных масс, свет то преломляется, то рассеивается, создавая иллюзию мерцания. То же самое происходит и со звездным светом, проходящим сквозь земную атмосферу.

Атмосфера Земли неоднородна — в ней присутствуют области с разной плотностью, температурой и влажностью. Проходя сквозь эти области, луч света преломляется, меняя направление. Этот эффект усиливается турбулентностью — хаотичным движением воздушных масс.

В результате, до нас доходит не прямой, а слегка искаженный пучок света, интенсивность которого постоянно меняется. Именно эти флуктуации интенсивности мы воспринимаем как мерцание.

Мерцание самой яркой звезды в ночном небе Сириуса (видимая звездная величина -1,1) незадолго до верхней кульминации на меридиане, на высоте 20° над южным горизонтом. За 29 секунд кажется, что Сириус движется на 7,5 угловых минут слева направо.
Мерцание самой яркой звезды в ночном небе Сириуса (видимая звездная величина -1,1) незадолго до верхней кульминации на меридиане, на высоте 20° над южным горизонтом. За 29 секунд кажется, что Сириус движется на 7,5 угловых минут слева направо.
Автор: Bautsch, own work CC0

Интересно, что интенсивность мерцания может варьироваться в зависимости от целого ряда факторов. Например, звезды, расположенные ближе к горизонту, мерцают сильнее, чем те, что находятся высоко в небе. Это объясняется тем, что свет от звезд, находящихся низко над горизонтом, проходит через большую толщу атмосферы, а значит, подвергается более сильным искажениям.

Погодные условия также влияют на интенсивность мерцания. Влажная или неспокойная атмосфера, насыщенная турбулентными потоками, приводит к более заметному мерцанию. Именно поэтому в ясные, безветренные ночи мы можем наблюдать наиболее «спокойные» звезды.

Понимание феномена мерцания имеет огромное значение для астрономии. Атмосферные искажения, создающие иллюзию мерцания, являются серьезным препятствием для наземных телескопов. Именно поэтому крупнейшие обсерватории мира располагаются в высокогорных районах с сухим и спокойным климатом, где влияние атмосферы минимально.

Более того, для получения максимально четких изображений астрономы используют специальные технологии, компенсирующие атмосферные искажения.

Так что в следующий раз, любуясь мерцанием звезд, помните — это не просто красивое зрелище, но и наглядная иллюстрация сложных физических процессов, происходящих в земной атмосфере.

Лучше всех мерцание звёзд изобразил великий
Лучше всех мерцание звёзд изобразил великий «художник, который нарисовал свет» Винсент Ван Гог в своей работе «Звёздная ночь»
Автор: By Vincent van Gogh — bgEuwDxel93-Pg — Google Arts & Culture, Public Domain Источник: commons.wikimedia.org

Если мерцание — иллюзия, создаваемая атмосферой, почему же тогда планеты, в отличие от звезд, не мерцают?

Казалось бы, атмосфера должна действовать на свет от всех небесных тел одинаково. Однако планеты, в отличие от звезд, не являются точечными источниками света. Из-за относительной близости к Земле, мы воспринимаем их как крошечные диски, а не точки. Свет, исходящий от разных точек такого диска, преломляется атмосферой по-разному, но эти флуктуации усредняются, и в итоге мы видим ровный свет.

Может ли мерцание звезд «рассказать» нам что-то о самих звездах или о состоянии земной атмосферы?

Астрономы давно научились использовать мерцание звезд как инструмент для исследований. Анализируя характеристики мерцания, можно определять некоторые свойства земной атмосферы, например, ее турбулентность. Более того, изучая изменения в мерцании сверхдальних звезд, ученые могут судить о наличии у них планетных систем.

Если бы у нас была возможность посмотреть на звезды из космоса, за пределами земной атмосферы, как бы они выглядели?

Наблюдая звезды из космоса, мы увидели бы картину, лишенную романтики земного мерцания. Звезды предстали бы нашему взору как неподвижные точки чистого, ровного света. Именно так видит космос телескоп «Хаббл» и другие космические обсерватории, что позволяет получать наиболее четкие и детальные изображения далеких галактик.

4 комментария

Добавить комментарий

s
>>>Взгляд на ночное небо, усеянное тысячами мерцающих звезд, завораживает и рождает ощущение безграничности Вселенной
____________________________________
Я такое помню лишь из своего далекого детства самого начала 80х, как мы в ночной Москве любовались мириадами звезд Млечного Пути и выискивали какие-то движущиеся точки, наивно полагая, что это то ли наши ракеты, то ли спутники, то ли вообще летающие тарелки. Сейчас увидеть звездное небо в Москве на уровне фантастики. Даже если отъехать от Москвы на приличное расстояние — все равно не увидишь такого звездного неба, которое мы видели в в Москве в детстве. Красоты Млечного Пути мне довелось увидеть в прошлом году на Северном Кавказе.
Ruby_Rougarou
В отдалённых регионах тоже небо засветили сильно, хотя даже в нулевые млечный путь тут видно не было. В августе отпуск будет, планирую куда нибудь, хотябы на одну ночь, подальше от цивилизации съездить, с поднятой вверх головой постоять. Телескоп бы, конечно, но это дай бог к пенсии насобирать, хотя к тому времени небо наверное уже в рекламную площадку превратят
s
Очень рекомендую горы Северной Осетии, например Фиагдон или Цейское ущелье. Альпы даже рядом не стоят. Можно просто лежать в гамаке и всю ночь смотреть на звезды. И телескоп не нужен.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор Greenworks DD560: проверяю его там, где обычному шуруповерту уже тяжело

Greenworks DD560 — компактная аккумуляторная дрель-шуруповерт с бесщеточным двигателем, крутящим моментом до 60 Нм и системой Anti-kickback. Модель рассчитана на сверление, работу с...

Почему новые телевизоры не показывают два канала одновременно и при чем тут форма экрана

Почему на новых телевизорах пропало разделение экрана пополам? Объясняю, как геометрия и защита контента поставили крест на любимой функции старых плазм.

Шпиль внутри небоскрёба: как вершину Chrysler Building подняли из самого здания

Осенью 1929 года прохожий, смотревший на строящийся Chrysler Building с Лексингтон-авеню, мог решить, что его высота уже почти понятна. Стальной каркас поднялся над Манхэттеном, ступенчатая корона...

Зачем на пульте телевизора четыре цветные кнопки и почему они часто ничего не делают

На телевизионном пульте почти всё понятно без инструкции. Цифры переключают каналы, качелька меняет громкость, кнопка с домиком открывает главное меню. Но рядом встречается загадочная четвёрка:...

Крок-месье: как горячий бутерброд с ветчиной и сыром стал классикой парижских кафе

Крок-месье не похож на блюдо, которому нужна легенда. Два ломтика хлеба, ветчина, сыр, жар — конструкция почти вызывающе проста. Но именно такие вещи иногда лучше всего приживаются в...