Зайдіть у громадське місце, де збираються люди, такі як тротуарна година пік у центрі міста або торговий центр у вихідні, і ви швидко помітите, що кожна людина - це людина, яка має різноманітні характеристики, залежно від їх зросту, ваги та форми, наприклад. Кожен відрізняється розміром, формою, віком та кольором. Є ще одна риса, яка відразу помітна на перший погляд - кожна зірка має унікальний блиск.
Ще в 120 р. До н.е. грецькі астрономи класифікували зірок у категорії за їх пишністю - першим, хто це зробив, був Гіппарх. Хоча ми дуже мало знаємо про його життя, але він вважається одним із найвпливовіших астрономів Античності. Понад дві тисячі років тому він підрахував тривалість року до 6,5 хвилин. Він відкрив прецесію рівнодення, передбачив, де і коли будуть місячні і сонячні затемнення, і точно виміряв відстань від Землі до Місяця. Гіппарх був також батьком тригонометрії, і його каталог накреслював між 850-100 зірками, ідентифікувавши кожну за позицією та класифікував їх за їх яскравістю за шкалою від одного до шести. Найбільш сліпучі зірки були охарактеризовані як перша зоряність, а ті, що виявилися слабкішими для необачливого ока, були визначені шостими. Його класифікація ґрунтувалася на спостереженнях неозброєним оком, тому була простою, але згодом була включена та розширена в Птоломіївських Альмагест що стало стандартом, що застосовувався протягом наступних 1400 років. Коперник, Кеплер, Галілео, Ньютон і Галлі всі були знайомі і прийняли це, наприклад.
Звичайно, в часи Гіппарха не було ні біноклів, ні телескопів, і для того, щоб помітити зірки на шостій величині, потрібен прискіпливий зір і хороші умови спостереження. Світлове забруднення, яке є поширеним у більшості великих міст та навколишніх мегаполісів, обмежує перегляд слабких предметів на нічному небі сьогодні. Наприклад, спостерігачі в багатьох заміських місцях можуть бачити лише зірки третьої-четвертої величини - в найкращі ночі п'ята величина може бути видно. Хоча втрата однієї чи двох величин не здається великою, врахуйте, що кількість видимих зірок швидко збільшується з кожним рухом вгору за шкалою. Різниця між світлим забрудненим небом і темним небом захоплює дух!
До середини 19 століття технології досягли точності, що старий метод вимірювання яскравості зірки шляхом наближення був перешкодою для досліджень. До цього часу до масиву приладів, які використовувались для вивчення неба, входив не тільки телескоп, але спектроскоп і камера. Ці пристрої забезпечили величезне вдосконалення в порівнянні з написаними вручну записками, ескізами окулярів та висновками, зробленими з спогадів попередніх візуальних спостережень. Крім того, оскільки телескопи здатні набрати більше світла, яке може зібрати людське око, науці було відомо з моменту перших телескопічних спостережень Галілея, що там були зірки, набагато слабші, ніж люди підозрювали, коли винаходили шкалу масштабу. Тому все частіше стало визнано, що завдання яскравості, передані з античності, були надто суб'єктивними. Але замість того, щоб відмовитися від неї, астрономи вирішили скорегувати її, диференціюючи яскравість зірки математично.
Норман Роберт Погсон був британським астрономом, який народився в Ноттінгемі, Англія 23 березня 1829 р. Погсон демонстрував свою майстерність складними обчисленнями в ранньому віці, обчислюючи орбіти двох комет до того часу, як йому було лише 18 років. Під час своєї кар'єри астронома в Оксфорді та пізніше в Індії він виявив вісім астероїдів та двадцять одну змінну зірки. Але найбільш пам’ятним його внеском у науку була система визначення кількісної точності зоряної яскравості. Погсон першим помітив, що зірки першої величини були приблизно в сто разів яскравіші, ніж зірки шостої величини. У 1856 р. Він запропонував це прийняти як новий стандарт, щоб кожне зниження величини зменшило значення попереднього зі швидкістю, що дорівнює п'ятому кореню 100 або приблизно 2,512. Поларіс, Альдебаран і Альтаїр були визначені Погсоном магнітудою 2,0, а всі інші зірки порівнювали їх у своїй системі і з трьох, Поларіс був еталонною зіркою. На жаль, пізніше астрономи виявили, що Поларіс трохи мінливий, тому вони замінили яскравість Веги як базову лінію яскравості. Звичайно, слід зазначити, що з тих пір Vega була замінена більш складною математичною нульовою точкою.
Призначення величини інтенсивності зірок між першим та шостим рівнями величини базувалося на тодішньому поширеному переконанні, що око відчувало відмінності яскравості за логарифмічною шкалою - вчені в той час вважали, що величина зірки не прямо пропорційна фактична кількість енергії, яку отримало око. Вони припускали, що зірка магнітудою 4 виявиться на півдорозі між яскравістю зірки з величиною 3 та одією з величиною 5. Зараз ми знаємо, що це неправда. Чутливість очей не зовсім логарифмічна - вона відповідає кривій Закону про владу Стівена.
Незважаючи на те, коефіцієнт Погсона став стандартним методом призначення величин, що базується на видимій яскравості зірок, видно з Землі та з часом, в міру вдосконалення інструментів астрономи змогли вдосконалити свої позначення, щоб також стали можливими дробові величини.
Як уже згадувалося раніше, було відомо, що Всесвіт наповнюється зірками ближче, ніж око могло сприйняти ще з часів Галілея. Зошити великого астронома рясніють посиланнями на зірки сьомої та восьмої величини, які він виявив. Таким чином, коефіцієнт Погсона був розширений, щоб охопити і ті, які були тьмянішими за шосту величину. Наприклад, неохоче око має доступ до близько 6000 зірок (але мало хто коли-небудь бачить це багато завдяки нічному лукавому світінню та необхідності спостерігати протягом екватора протягом місяця). Звичайний бінокль 10X50 збільшить огляд світла приблизно в п’ятдесят разів, збільшить кількість видимих зірок приблизно до 50 000 та дасть змогу спостерігачеві помітити об’єкти дев'ятої величини. Скромний шестидюймовий телескоп ще більше збільшить зір, виявивши зірки до дванадцятої величини - це приблизно 475 слабкіше, ніж може виявити бездоганне око. Приблизно 60 000 небесних цілей можна спостерігати за допомогою такого інструменту.
Чудовий 200-дюймовий телескоп Хейла на горі Паломар, довгий найбільший телескоп на Землі, поки нові прилади не перевершили його за останні двадцять років, може запропонувати візуальні погляди аж до двадцятої величини - це приблизно в мільйон разів слабкіше, ніж бездопоможне бачення. На жаль, цей телескоп не обладнаний для прямого спостереження - він не постачався з тримачем окулярів і, як і кожен інший великий телескоп сьогодні, це, по суті, гігантський об'єктив камери. Космічний телескоп Хаббл на низькій орбіті Землі може фотографувати зірки на двадцять дев'ятій величині. Це являє собою поточний край людського Всесвіту - приблизно в двадцять п’ять мільярдів разів слабший, ніж звичайне людське сприйняття! Неймовірно, що величезні телескопи знаходяться на дошці для малювання і фінансуються, зі світлим збиранням дзеркал розміром футбольних полів, що дасть змогу побачити об’єкти тридцять восьмої величини! Припускається, що це може перенести нас до самого світанку створення!
З Вегою, що представляє вихідну точку для визначення величин, щось потрібно було робити і з яскравішими предметами. Наприклад, вісім зірок, кілька планет, Місяць і Сонце (усі) затьмарюють Вегу. Оскільки використання більшої кількості припадало на об'єкти слабшого огляду, здавалося доречним, що нульові та від’ємні числа можна використовувати для отримання тих, які яскравіші за Вегу. Тому, як кажуть, Сонце світить величиною -26,8, повний Місяць - -12. Сіріус, найяскравіша зірка, яку бачили з нашої планети, отримала магнітуду -1,5.
Ця композиція зберігається, оскільки поєднує в собі точність і гнучкість, щоб з високою точністю описати видиму яскравість всього, що ми можемо побачити на небі.
Однак блиск зірок може обманювати. Деякі зірки здаються яскравішими, оскільки вони ближче до Землі, виділяють незвично велику кількість енергії або мають колір, який наші очі сприймають з більшою чи меншою чутливістю. Тому астрономи також мають окрему систему, яка описує блиск зірок на основі того, як вони з'являться зі стандартної відстані - близько 33 світлових років - називається абсолютною величиною. Це вилучає наслідки відділення зірки від нашої планети, її внутрішньої яскравості та її кольору з рівняння видимої величини.
Щоб вивести абсолютну величину зірки, астрономи спочатку повинні зрозуміти її фактичну відстань. Існує кілька методів, які виявилися корисними, з них паралакс є найбільш часто використовуваним. Якщо ви тримаєте палець вгору на довжині руки, а потім рухайте головою з боку в бік, ви помітите, що палець, схоже, змінює своє положення відносно предметів на задньому плані. Цей зсув є простим прикладом паралакса. Астрономи використовують його для вимірювання зоряних відстаней, вимірюючи положення об’єкта на тлі зірок, коли Земля знаходиться на одній стороні своєї орбіти проти іншої. Застосовуючи тригонометрію, астрономи можуть обчислити відстань об'єкта. Як тільки це буде зрозуміло, інший розрахунок може оцінити його видиму яскравість у 33 світлових роки.
У результаті виникають цікаві зміни розмірів. Наприклад, абсолютна величина нашого Сонця зменшується до 4,83. Альфа Центаврі, один з наших найближчих зоряних сусідів, схожа з абсолютною величиною 4,1. Цікаво, що Рігель, яскрава біло-блакитна зірка, що представляє праву ногу мисливця в сузір’ї Оріона, світить видимою величиною близько нуля, але абсолютною величиною -7. Це означає, що Рігель в десятки тисяч разів яскравіший за наше Сонце.
Це один із способів, коли астрономи дізналися про справжню природу зірок, хоча вони дуже віддалені!
Галілей був не останнім великим італійським астрономом. Хоча він, напевно, найвідоміший, сучасна Італія переповнена тисячами як професійних, так і обдарованих астрономів-аматорів світового класу, які займаються дослідженнями та фотографуванням Всесвіту. Наприклад, чудова картина, яка супроводжує цю дискусію, була створена Джованні Бенінтенд з десятидюймовим телескопом Рітхей-Кретьєн та астрономічною камерою 3,5 мегапікселя зі свого спостережного місця на Сицилії 23 вересня 2006 р. На зображенні зображена ефірна туманність , позначена Ван ден Бергом 152. Це в напрямку сузір'я Цефея, розташованого приблизно в 1400 світлових років від Землі. Оскільки воно світиться лише при неміцній магнітуді 20 (яку тепер слід оцінити як надзвичайно слабку!), Для того, щоб захопити цю дивовижну сцену, знадобилося Джованні 3,5 години.
Гарний відтінок хмари створює блискуча зірка, біля вершини. Мікроскопічні пилові зерна всередині туманності досить малі, щоб відобразити коротші довжини хвиль зоряного світла, які тягнуться до синьої частини кольорового спектру. Більш довгі хвилі, що мають тенденцію до червоного, просто проходять через. Це також аналогічно тому, що наші земні небо сині. Вражаючий ефект підсвічування дуже реальний і походить від комбінованого зоряного світла нашої Галактики!
У вас є фотографії, якими ви хотіли б поділитися? Опублікуйте їх на форумі астрофотографії для журналу Space Magazine або надішліть їм електронну пошту, і ми можемо відобразити його у Space Magazine.
Автор Р. Джей Габані
