2017-11-01
2745
Знакомиться со звездным небом надо в безоблачную ночь, когда свет Луны не мешает наблюдать слабые звезды. Число их кажется бесконечным. Но так только кажется, пока вы не приглядитесь и не научитесь находить на небе знакомые группы звезд, неизменных по своему взаимному расположению. Эти группы, названные созвездиями, люди выделили тысячи лет назад. Под созвездием понимают область неба в пределах некоторых установленных границ. Все небо разделено на 88 созвездий, которые можно находить по характерному для них расположению звезд.
Многие созвездия сохраняют свое название с глубокой древности. Некоторые названия связаны с греческой мифологией, например, Андромеда, Персей, Пегас, некоторые — с предметами, которые напоминают фигуры, образуемые яркими звездами созвездий: Стрела, Треугольник, Весы и др. Есть созвездия, названные именами животных, например, Лев, Рак, Скорпион.
Рис.70. Звездная карта Северного полушария.
Созвездия на небосводе находят, мысленно соединяя их ярчайшие звезды прямыми линиями в некоторую фигуру, как показано на звездных картах
В каждом созвездии яркие звезды издавна обозначали греческими буквами, чаще всего самую яркую звезду созвездия — буквой α, затем буквами β, γ и т. д. в порядке алфавита по мере убывания яркости; например, Полярная звезда - это α созвездия Малой Медведицы.
Рис.71. Созвездия Большой и Малой Медведицы.
Невооруженным глазом в безлунную ночь можно видеть над горизонтом около 3000 звезд. В настоящее время астрономы определили точное местоположение нескольких миллионов звезд, измерили приходящие от них потоки энергии и составили списки- каталоги этих звезд.
Звезды имеют разную яркость и цвет: белый, желтый, красноватый. Чем краснее звезда, тем она холоднее. Наше Солнце относится к желтым звездам.
Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Белые звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла (видны летом и осенью), Сириус — ярчайшая звезда неба (видна зимой); красные звезды: Бетельгейзе в созвездии Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес в созвездии Скорпиона (виден летом); желтая Капелла в созвездии Возничего (видна зимой).
Видимая звездная величина m связана со световым потоком звезды I соотношением
m = -2,5lgI + C (формула 1)
Здесь С – некоторая постоянная, выбранная так, чтобы видимые звездные величины соответствовали шкале древнегреческого астронома Гиппарха, разделившем звезды в зависимости от их блеска на 6 звездных величин. Согласно предложению Гиппарха, чем больше блеск звезды, тем меньше ее видимая звездная величина. Это правило сохраняется до сих пор.
К истинным размерам звезд видимая звездная величина отношения не имеет, она характеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Принято, что при разности в одну звездную величину видимая яркость звезд отличается примерно в 2,5 раза. Тогда разность в 5 звездных величин соответствует различию в яркости ровно в 100 раз. Так, звезды 1-й величины в 100 раз ярче звезд 6-й величины. Современные методы наблюдений дают возможность обнаружить звезды примерно до 25-й звездной величины.
Точные измерения показывают, что звезды имеют как дробные, так и отрицательные звездные величины, например, звездная величина Альдебарана 1,06, Веги 0,14, Сириуса -1,58, Солнца -26,7, для Луны в полнолуние -12,5.
Все они, как и Солнце, являются горячими самосветящимися газовыми шарами, в недрах которых выделяется огромная энергия. Однако звезды даже в самые сильные телескопы видны как светящиеся точки, так как они находятся очень далеко от нас.
Еще во времена Коперника было ясно, что если Земля действительно обращается вокруг Солнца, то видимые положения звезд на небе должны меняться. За полгода Земля перемещается на величину диаметра своей орбиты. Направления на звезду с противоположных точек этой орбиты должны различаться. Иначе говоря, у звезд должен быть заметен годичный параллакс.
Годичным параллаксом звезды π называют угол, под которым со звезды можно было бы видеть большую полуось земной орбиты (равную 1 а. е.), если она перпендикулярна лучу зрения.
Рис.72. Годичный параллакс звезд.
Существует формула, связывающая годичный параллакс звезды и расстояние от Земли до звезды:
r = a / sinπ (формула 2)
где r – расстояние от Земли до звезды;
а – радиус земной орбиты;
sinπ – синус параллактического угла.
Расстояние до звезды, параллакс которой был бы равен точно 1 секунде дуги, принято в звездной астрономии за единицу расстояния. Это расстояние называется парсек (параллакс + секунда). Так как sin 1’’ = 1/206265, то, зная радиус земной орбиты, получаем значение парсека 3,08*1013 км. Путь, равный 1 парсеку, свет проходит за 3,26 года. К настоящему времени измерены параллаксы более чем у 7000 звезд. Для определения расстояний до далеких звезд и иных удаленных объектов применяются другие методы определения расстояний. Однако, все они так или иначе пользуются значениями расстояний до близких звезд, полученных методом параллакса. Метод тригонометрических параллаксов остается основным метолом определения расстояний во Вселенной.
При изучении Вселенной наблюдают тела и системы настолько удаленные, что даже огромнейшая единица длины, парсек, оказывается слишком малой, чтобы удобно выражать расстояния. Тогда используют килопарсек (*1000) и мегапарсек (*1000000).
Таблица 1. Двадцать ближайших звезд.
| № п/п | Название звезды | Параллакс в секундах дуги | Расстояние, пс | Видимая звездная величина | Абсолютная звездная величина | Спектр. класс |
| 1. | Солнце | - | 1/206265 | - 26,7 | + 4,9 | G2 |
| 2. | Проксима Центавра | 0,762 | 1,31 | + 11,3 | + 15,7 | M |
| 3. | α Центавра А | 0,756 | 1,32 | + 0,3 | + 4,7 | G4 |
| 4. | α Центавра В | 0,756 | 1,32 | + 1,7 | + 6,1 | K1 |
| 5. | Звезда Барнарда | 0,543 | 1,84 | + 9,5 | + 13,1 | M5 |
| 6. | Лаланд 21185 | 0,407 | 2,46 | + 10,7 | + 13,7 | M2 |
| 7. | Вольф 359 | 0,403 | 2,48 | + 13,5 | + 16,5 | M8 |
| 8. | +3602147 | 0,388 | 2,58 | + 7,5 | + 10,4 | M2 |
| 9. | Сириус | 0,376 | 2,66 | - 1,5 | + 1,4 | A1 |
| 10. | Спутник Сириуса | 0,376 | 2,66 | + 8,5 | + 11,4 | A5 |
| 11. | Росс 154 | 0,350 | 2,86 | + 10,5 | + 13,2 | M5 |
| 12. | Росс 248 | 0,334 | 2,99 | + 12,2 | + 14,7 | M6 |
| 13. | Лейтен 7896 | 0,328 | 3,05 | + 12,3 | + 14,9 | M6 |
| 14. | α Эридана | 0,303 | 3,30 | + 3,8 | + 6,2 | K2 |
| 15. | Процион | 0,297 | 3,37 | + 0,5 | + 2,8 | G4 |
| 16. | Спутник Проциона | 0,297 | 3,37 | + 10,8 | + 13,1 | |
| 17. | 61 Лебедя | 0,296 | 3,38 | + 5,4 | + 7,7 | K3 |
| 18. | Спутник 61 Лебедя | 0,296 | 3,38 | + 6,1 | + 8,4 | K5 |
| 19. | τ Кита | 0,294 | 3,40 | + 3,7 | + 6,0 | G5 |
| 20. | ε Индейца | 0,288 | 3,47 | + 4,7 | + 7,0 | K5 |
Сравнение 4-го и 5-го столбцов таблицы показывает, что различие видимых звездных величин не может быть объяснено только различием в расстояниях до звезд. Например, Сириус вдвое дальше, чем α Центавра, а его видимая звездная величина меньше, то есть, блеск больше.
Очевидно, это должно объясняться тем, что Сириус излучает в пространство больше световой энергии, чем α Центавра.
Количество световой энергии, излучаемой звездой в единицу времени, называется ее светимостью. Не следует путать световой поток от звезды со светимостью. Световой поток звезды зависит от ее расстояния до наблюдателя, а светимость от расстояния не зависит. Это – одна из важнейших физических характеристик звезды.
Светимость Солнца приблизительно равна 4*1026 джоулей в секунду. На Землю падает примерно одна двухмиллиардная доля всего излучения, посылаемого Солнцем в пространство. Человечество за время своего существования использовало всего только энергию солнечного излучения, падающего на Землю приблизительно за месяц.
Сравнивать звезды по светимости можно лишь в том случае, если рассчитать их видимую яркость (звездную величину) для одного и того же стандартного расстояния. Таким расстоянием в астрономии принято считать 10 пс.
Видимая звездная величина, которую имела бы звезда, если бы находилась от нас на стандартном расстоянии в 10 пс, получила название абсолютной звездной величины М.
Видимая и абсолютная звездная величины связаны формулой
M = m – 5lg r + 5 (формула 3)
где М – абсолютная звездная величина;
m – видимая звездная величина;
r – расстояние до звезды.
Исследование звезд показывает, что по светимости они могут отличаться в десятки миллиардов раз. В звездных величинах это различие достигает 26 единиц.
Абсолютные величины звезд очень высокой светимости отрицательны и достигают М = —9. Такие звезды называются гигантами и сверхгигантами. Излучение звезды S Золотой Рыбы мощнее излучения нашего Солнца в 500 000 раз, ее светимость L=500 000, наименьшую мощность излучения имеют карлики с М= +17 (L=0,000013).
Таблица 2. Двадцать ярчайших звезд.
| № п/п | Название звезды | Видимая звездная величина | Абсолютная звездная величина | Спектральный класс |
| 1. | Сириус | - 1,6 | + 1,3 | A2 |
| 2. | Канопус | - 0,9 | - 4,6 | F0 |
| 3. | α Центавра | + 0,1 | + 4,7 | G5 |
| 4. | Вега | + 0,1 | + 0,6 | A1 |
| 5. | Капелла | + 0,2 | - 0,5 | G2 |
| 6. | Арктур | + 0,2 | 0,0 | K0 |
| 7. | Ригель | + 0,3 | - 6,2 | B8 |
| 8. | Процион | + 0,5 | + 2,8 | F4 |
| 9. | α Эридана | + 0,6 | - 1,7 | B6 |
| 10. | β Центавра | + 0,9 | - 3,1 | B2 |
| 11. | Альтаир | + 0,9 | + 2,4 | A6 |
| 12. | Бетельгейзе | + 0,9 | - 5,6 | M2 |
| 13. | α Южного Креста | +1,1 | - 2,8 | B1 |
| 14. | Альдебаран | + 1,1 | - 0,5 | K5 |
| 15. | Поллукс | + 1,2 | + 1,0 | G9 |
| 16. | α Девы | + 1,2 | - 2,2 | B2 |
| 17. | Антарес | + 1,2 | - 2,4 | M1 |
| 18. | Фомальгаут | + 1,3 | + 2,1 | A3 |
| 19. | Денеб | + 1,3 | - 5,2 | A2 |
| 20. | Регул | + 1,3 | - 0,7 | B8 |
Эти ярчайшие звезды изучались и описывались с древнейших времен, поэтому почти все они имеют собственные имена, в отличие от ближайших звезд, среди которых большинство обозначены только буквами или цифрами. Особенно велика светимость у Денеба и Ригеля. Первый из них излучает в 24000 раз, а второй в 150000 раз больше Солнца. Если бы центральным светилом Солнечной системы был Ригель, то температура на поверхности Земли равнялась бы нескольким тысячам градусов. Даже на самой отдаленной планете, Плутоне, температура поверхности поднималась бы до 300 и более градусов, что исключало бы возможность возникновения жизни во всей Солнечной системе.
