Завораживающее зрелище, или почему звезды мерцают? Почему звезды мерцают? Как появляется и исчезает свечение звезды

Мерцание звезд.
Сами по себе звезды не мерцают. Это впечатление создается у земного наблюдателя, когда он воспринимает свет звезды после того, как он прошел через атмосферу. Это непременное условие мерцания. Внимание! Только в том случае, если наблюдать даже очень далекую звезду из космоса, она не будет мерцать.

Показать полностью. Космонавты, наблюдавшие звезды с луны, где нет атмосферы, видели небо, усеянное звездами, которые светили ровным немигающим светом. Но здесь, на земле, покрытой толстым "Одеялом" атмосферы, лучи света звезд, прежде чем достигнуть поверхности, многократно преломляются в различных направлениях.
Свет звезды становится мерцающим, когда он переходит из слоя атмосферы с высокой плотностью в слой с меньшей плотностью. Почему? Массы воздуха вокруг нас не стоят на месте. Они постоянно относительно друг друга перемещаются. Теплый воздух поднимается вверх, холодный - опускается вниз. Воздух преломляет свет по разному, в зависимости от температуры. При прохождении света из слоя воздуха меньшей плотности в слой большей плотности начинается мерцание света. При этом очертания звезд становятся расплывчатыми, их изображения увеличиваются. Интенсивность излучения звезд, то есть их яркость, меняется. То звезда видна очень хорошо, то она потускнела. А вот опять видна очень отчетливо. Эти изменения интенсивности света по научному называются "Сцинтилляцией". Но мы будем называть это "Мерцанием".

Не все звезды мерцают.
Планеты, например, светятся отраженным солнечным светом и не мерцают. Венера и марс выглядят на небе как большие яркие звезды, но отличаются от них тем, что не мерцают. Почему? Планеты ближе к земле, и мы воспринимаем их как маленькие диски, а не как крошечные точки. Свет от разных участков дисков отражается. Хотя он точно также преломляется, но преломляется неодинаково. От одних участков диска отражается яркий свет, от других - более тусклый. Через секунду они местами меняются. Средняя же интенсивность излучения со всей поверхности диска остается постоянной. Поэтому диск планеты светится ровным немигающим светом.
Планету можно отличить от звезды по характеру излучения: звезды мерцают, а планеты нет.
Действительно, это не плохой способ отличить планету от звезды. Но если в земной атмосфере большие возбуждения, например ураган, то могут начать мерцать и планеты. Наше солнце тоже звезда. Но оно находится намного ближе к земле, чем те звезды, которые мы видим ночью. Солнце - это не точка на небе. Мы солнце как большой равномерно сияющий диск воспринимаем. Лишь в том случае, если бы солнце удалилось от земли на триллионы километров, оно бы затерялось среди многих других звезд и мерцало бы точно так же, как и они. Мерцание звезды очень красиво и может вдохновить поэта. Но для астронома это поистине "Головная Боль". Даже если небо очень ясное, в атмосфере происходят большие перемещения воздушных масс, так называемые возмущения, которые весьма затрудняют наблюдение и фотографирование звезд.
Лучшее время для астрономических наблюдений - ясные ночи и спокойная без возмущений атмосфера. Когда атмосфера над телескопом спокойная, астрономы ведут наблюдения при хорошей видимости и почти полном отсутствии мерцания. С развитием космической эры на орбиту были выведены мощные телескопы, в которые ученые наблюдают истинную картину космического безмолвия, рассматривают сияющие спокойным вечным светом звезды.

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: 3 098

> > 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.

Вы замечали, каким тихим и безмятежным кажется звездное небо? И стоит только на минуту остановиться и заглянуть в него, как наступает некое блаженное оцепенение.

Кажется, само мироздание вводит в этот необъяснимый транс, пытается сказать важное, напомнить, что вы с ним единое целое. И звезды мерцают неспешно и ласково, как будто понимающе, по-родственному, подмигивают. Приглашают в путешествие по Вселенной.

Из-за чего свет звезд становится мерцающим?

Звезды - небесные тела гигантских размеров. От Земли они находятся на расстоянии многих световых лет. Вот почему мы видим их маленькими точечками. Состоят они из газа, имеют форму шаров с неровными краями.

Внутри звезды происходит термоядерная реакция, которая накаляет газовый состав небесного тела, поэтому оно светится. Излучение настолько сильное, что лучи преодолевают громадные космические дистанции, и мы можем его видеть.

На самом деле свет звезды относительно ровный и постоянный. Иллюзия мерцания присутствует только здесь, на Земле. Лучи света проходят через атмосферу, она создает своеобразный барьер между нами и космосом.

Сама атмосфера неоднородная, ее слои разной температуры, и, соответственно, разной плотности. Они по-разному преломляют свет. Мы же это видим как мерцание звезд. Это просто красивый оптический эффект.

Если, например, разглядывать звезды с космического корабля, с Луны или другой планеты, где нет атмосферы, их свечение будет ровным и непрерывным. Все серьезные научные обсерватории стараются устанавливать как можно выше в горах. Там атмосферные слои менее плотные и мигание меньше отвлекает от наблюдений.

Почему они светятся разными цветами?

Кто любит наблюдать за ночным небом, не раз замечал, что оно не просто мерцает, но еще и создает своеобразную «цветомузыку». С Земли мы видим мигание разными цветами: синим, красным, белым, желтоватым. Иногда случается, что одна и та же звезда рядом стоящим людям может «подмигивать» различными оттенками.

Эта красота достигается совпадением нескольких факторов.

Зависимость цвета звезды от ее температуры и возраста

Во-первых, сами звезды имеют различный цвет. Он зависит от интенсивности, температуры термоядерной реакции. Чем выше градус - тем ближе окрас небесного тела к белому или голубому.

Самые холодные звезды - красные. Вы можете пронаблюдать это действо смены цветов, если станете нагревать металл. В зависимости от степени накаливания он будет менять окраску от красного до белого в точке самой высокой температуры.

По температуре и цвету этих небесных светил астрономы научились определять их возраст. Век звезды конечен. Он начинается со взрыва (в этот период звезда имеет самую высокую температуру) и белое или голубое свечение.

При постепенном снижении интенсивности реакций, цвет меняется и светит сначала желтоватыми, а затем - красными оттенками в конце своего цикла. Цвет главного источника земной жизни, нашей звезды - Солнца, сейчас светло-желтый. То есть она - «дама» среднего возраста, в самом расцвете сил.

«Кривая линза» атмосферы

Во-вторых, наша атмосфера не только разнородна по плотности, но и подвижна. В ней происходят постоянные движения, перемещения слоев и различные завихрения масс воздуха. Поэтому она устраивает нам не только перебои-мигания лучей света.

Ее движущийся состав еще и рассеивает, раскладывает свечение на спектры и преломляет их. Это похоже на работу кривой линзы, причем угол кривизны в ней постоянно меняется. Получается, что мы рассматриваем разноцветные звезды на небе через большую, постоянно движущуюся «линзу».

Почему планеты не мерцают?

Но не все небесные светила загадочно мерцают нам из космоса, некоторые дают равномерное, постоянное свечение. Это планеты. Звезды мигают, а планеты нет.

Их легко отличить еще и по форме. Планеты мы видим не как точку, а как светящиеся диски, у них четкие ровные края. Считается, что планеты - это погасшие звезды и состав их не газообразный, а плотный, поэтому их контуры и не размыты, как у звезд.

Откуда тогда свет? Планеты сами не светятся, они лишь отражают лучи находящегося рядом звездного светила. В нашей системе - это Солнце. Кроме того, они расположены намного ближе к поверхности Земли. По этим двум причинам атмосферная «линза» «показывает» их нам крупнее и без мерцания.

Какие планеты видны с Земли без телескопа?

Самые заметные планеты, которые можно увидеть без специальных приборов - Венера и Юпитер. Венера - самая яркая, очень хорошо видна на заре и вечером, Юпитер - немного бледнее. Обе они желтые.

Время от времени можно обнаружить на небе и Марс - небольшой, светящийся красным диск. Остальные погасшие звезды Солнечной системы можно увидеть только с помощью мощной техники.

Зато, чтобы любоваться далекими, но горящими звездами, достаточно просто безоблачной погоды. Особенно красиво и заметно их мерцание в морозные ночи или после дождя.

Видео: в чем причины звездного мерцания?

Звёзды на безоблачном ночном небе рассыпаны, как алмазы на черном бархате: не только светят, они сияют, искрятся, переливаются и сверкают: яркость света, который нам посылают далекие звезды, неравномерна, он кажется мерцающим.

Наша "героиня", снятая на видео, демонстрирует эффект мерцания особенно чётко. Это звезда Арктур в созвездии Волопаса, являющаяся самой яркой звездой северного полушария. Её можно найти, если проложить дугу по трём звездам, входящим в ручку ковша Большой Медведицы. Его мерцание особенно заметно.

Самая яркая звезда северного полушария

Почему звезды мерцают?

"Мерцание появляется, так как звездный свет должен пройти через турбулентную атмосферу Земли", - поясняет Себастьян Шрётер (Sebastian Schröter) из обсерватории Гамбурга. Эффект возникает, таким образом, лишь на последнем отрезке пути света звезды к глазу наблюдателя. "Огромные расстояния в пространстве свет проходит практически беспрепятственно", - уточняет Шрётер ", но затем в атмосфере Земли он попадает в колеблющиеся слои воздуха". Каждый, кто однажды посмотрел сбоку на горячую асфальтированную дорогу, знаком с искажающим эффектом, появляющимся под воздействием воздуха различной температуры: образуются полосы, и асфальт за ними кажется слегка двигающимся. Аналогичный эффект создаёт движение различных теплых воздушных масс в атмосфере при прохождении через них света звезд. Таким образом, в долю секунды возникают колебания света, звезды начинают танцевать и их светимость кажется колеблющейся.

Для астронавтов на МКС романтический эффект сверкающего звездного неба не виден. Это обстоятельство используется современной астрономией, говорит Шрётер: "Космический телескоп Хаббл, как и Кеплер, находится на орбите за пределами земной атмосферы и, следовательно, может беспрепятственно наблюдать Вселенную». Однако с Земли преодолеть турбулентность воздуха можно только с помощью сложной коррекции".

Сопоставьте размеры Арктура и Солнца

Почему не мерцают планеты?

Некоторые световые точки ночного неба вовсе не являются далекими неподвижными звездами. Это планеты Солнечной системы. Их трудно отличить невооруженным глазом от звезд, но всё же у планет есть одна особенность - слабое мерцание. Они так близко к земле, что выглядят, в отличие от звезд, не как точки, а, при ближайшем рассмотрении, как крошечные диски. На освещённой поверхности таких планет, как Венера, Марс или Юпитер, колебания яркости, а потому и сверкание, менее заметны, чем мерцание звёзд - крошечных световых точек.