Явна абсолютна яскравість
Спочатку спроба пояснити очевидну та абсолютну яскравість на практиці.
видима яскравість:
Візьміть жменьку гальки різного розміру. Кидайте камінь за каменем, наскільки можете. Якщо ви ненавидите, щоб вас добре кидали, камені знаходяться на різній відстані.
А тепер подивіться і порівняйте. Ви бачите камені, здавалося б, різних розмірів. Але чи є, мабуть, найбільший камінь насправді найбільшим, чи він вам ближчий? Що стосується мабуть найменшого каменя, чи це, мабуть, насправді найбільший камінь і знаходиться далі?
Результат історії: Ви бачите лише видимий розмір каменів.
абсолютна яскравість:
Тепер ви можете знову зібрати всі камені. Помістіть ці камені півколом на стіл. Тепер усі камені на однаковій відстані від ваших очей. Ви визнаєте абсолютний розмір каменів.
Величина
Термін величина походить від латинського слова magnitudo і означає розмір.
Подібно до того, як метр є мірою довжини, так і в астрономії величина є мірою яскравості всіх небесних об'єктів.
Але будьте обережні: яскравість відносна.
В астрономії говорять про видиму яскравість та абсолютну яскравість.
Термін величина однаково стосується видимої та абсолютної яскравості.
Для того, щоб розрізнити значення, було вказано наступне позначення.
Сонце - видима величина: -26,8 магніт або -26м, 8
Сонце - абсолютна яскравість: 4,87 Mag або 4M, 87
видима яскравість
описує лише кількість світла від об’єкта, що досягає глядача.
Про графіку нижче: Якщо ми дивимося на зірки, вони представляються нам з різним рівнем яскравості. Але ми не можемо робити жодних тверджень про відстань чи світність зірок.
Чому ми насправді використовуємо "видиму" яскравість?
Ну, тому що саме так ми бачимо небесні об’єкти і можемо робити порівняння. Явна яскравість також пропонує міру, щоб сказати нашим людям щось про побачені предмети.
Близько 120 р. До н Грецький астроном Гіппарх виступив з ідеєю класифікації зірок.
Гіппарх розділив усі видимі оку зірки на шість класів розмірів (величини).
Найяскравіші зірки отримали перший клас магнітуди "1 маг"
Тільки видимим зіркам була надана шоста величина "6 маг"
Коли в 19 столітті було винайдено фотографію, зірки можна було класифікувати більш точно. Основний принцип Гіппарха зберігся. Однак масштаб був розширений вгору-вниз. В результаті також виникли негативні значення. Ця система використовується і сьогодні.
Зараз це стає дещо складним.
З розвитком фотографії був також розроблений фотометр. Це пристрій для вимірювання фактичної потужності випромінювання джерела світла у видимому світлі (для очей).
Органи чуття людини сприймають відчуття логарифмічно. Ернст Генріх Вебер відкрив це в 19 столітті. Очі - не виняток.
Приклад: Якщо ми подивимось на джерело світла з виміряною потужністю випромінювання "X", а поруч - на джерело світла, що має вдвічі більше "X", ми не сприймаємо його вдвічі яскравіше.
Тож тепер існували дві шкали цінностей. Логарифмічні значення та десяткові значення.
Вимірювання між зіркою 6-ї величини та зіркою 1-ї величини показали стократну світність.
У середині 19 століття було встановлено наступне перетворення.
Справа в тому, що між зірками 1 маг і 6 маг є різниця в п’ять величин. Ця різниця в 100 разів перевищує виміряну світність.
Отже, взяли 5-й корінь із 100. Результат: 2.5118864315095801110850320677993
Завдяки цьому результату логарифмічні значення (класи розмірів) тепер можуть бути перетворені в десяткові значення (виміряна світність).
Різниця в класах розмірів = 2,512 x 2,512 = 6,3 x 2,512 = 15,9 x 2,512 = 39,8 тощо.
Див. Також наступну графіку.
На наступному графіку слід знову пояснити, як розбіжність між класами розміру та фотометричним вимірюванням розходиться.
До речі, космічний телескоп Хаббл може виявляти небесні об'єкти до 30 маг. Якщо порівняти це із зіркою 6 маг (ледь помітною оком), це відповідає різниці в 24 класах розмірів. Що призводить до фактичної різниці в яскравості понад 25 мільярдів.
Це означає, що Хаббл може виявляти предмети, які світяться у 25 000 000 000 разів менше, ніж ті, які ми ледве бачимо неозброєним оком.
абсолютна яскравість
є мірою для небесних об’єктів на уявній відстані 10 парсек. (1парсек = 3,26 світлових років)
Розміри "видимої яскравості" вказують на те, наскільки яскраво ми бачимо небесні об'єкти.
Однак для того, щоб мати можливість порівняти справжню світність об’єктів між собою, нам потрібен спільний знаменник. Це уявна позиція на відстані 10 парсек.
Перемістімо, наприклад, сонце, дуже яскраво сяючу зірку Сіріус, полярну зірку та зірку Рігель на цій лінії.
| Зірки | відстань | очевидний яскравість | абсолютний яскравість (на 10 парсек) | різниця до сонця | Яскравість нижча- відійшов до сонця |
| Сонце | 150 000 000 км | -26 м, 8 | 4 М, 84 | --- | --- |
| Сіріус | 8,6 світлових років | -1 м, 4 | 1 М, 45 | 3 М, 39 | 23 |
| Полюсна зірка | 431 світловий рік | 2 м, 0 | -3 М, 64 | 8 п., 48 | 2466 |
| Рігель | 770 світлових років | 0 м, 2 | -6 М, 69 | 11 М, 53 | 40 926 |
Наступна графіка призначена для ілюстрації вищезазначеного.
Світність зменшується з відстанню в квадраті.
Як відноситься світність до відстані спостерігача?
Або чому зірки світять так слабо, що нам потрібні телескопи, щоб їх побачити?
Корисні приклади:
Той, хто хоч раз стояв біля багаття на морозі, знає, яка велика спека поруч. Але якщо зробити лише крок чи два назад, променисте тепло надзвичайно зменшується.
Багато водіїв знайомі з явищем засліплення. Якщо наближається транспортний засіб, яскравість фар надзвичайно зростає. Причина, однак, не в тому, що фари раптом випромінюють більше енергії.
Зірка випромінює свою енергію на всі боки.
Поставимо зараз зірку посеред уявної сфери.
Позначимо радіус кулі r1
та обчислену сферичну поверхню з x1
Припустимо, що випромінювана енергія зірки мала б значення E100 на поверхні кулі
Збільшимо тепер сферу вдвічі більше радіуса r2
це в чотири рази збільшує сферичну поверхню x4
Ну, енергії вже немає, але опромінена площа збільшилася в 4 рази.
В результаті інтенсивність випромінювання на квадрат зменшилась. Значення тепер E 25
Справа в тому, що:
При подвоєнні сферичного радіуса сферична поверхня завжди збільшується в квадраті, а світність зменшується в квадраті.
Наступні графіки повинні ще раз пояснити це. Примітка: кожен алмаз однакового розміру.
Я думаю, що ця остання графіка добре показує взаємозв'язок між відстанню, сферичною поверхнею та світністю.