Мигающие звезды на небе что это
Почему звезды мерцают и переливаются разными цветами?
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.
Почему звезды «мигают»?
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. Если наблюдать даже очень далекую звезду из космоса, она не будет мерцать. 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 перемещаются относительно друг друга. 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.
Свет, который исходит от звезд, беспрепятственно проходит пространство вплоть до атмосферы Земли. Но потом, попадая в эту зону, он начинает искажаться в слоях воздуха. Примерно таким же эффектом является марево – оптическое явление, при котором «переливается» слой воздуха над горячей поверхностью. Получается, что если смотреть на эти газовые шары не с Земли, а из космоса, то такого эффекта уже не будет. На ночном небе, кроме мигающих точек, можно заметить и маленькие неподвижные кружочки, которые просто излучают ровное сияние и не переливаются. Это планеты. Они находятся ближе к Земле, и их излучение воспринимается как однородное. Дело в том, что каждая отдельная точка планеты светит – только что одна была ярче, а другая более тусклой, а через долю секунды все поменялось. Такая быстрая смена вспышек позволяет планете оставаться постоянно и равномерно сверкающей.
Иногда в небесах можно увидеть не просто мигающие точки, а переливающиеся определенными цветами. Так можно увидеть и красную точку, а через секунду зажигается желтая или белая. Почему звезды мерцают разными цветами, создавая эффект новогодней гирлянды? Особенно хорошо это заметно в безоблачную погоду зимой. Именно в это время года небо более темное, и на нем особенно контрастно выделяются созвездия. Например, Орион. На его поясе есть Бетельгейзе и Ригель, сияние их мощнее солнечного в несколько десятков тысяч раз! А цвет этих гигантов – бело-голубой, и это неслучайно. Именно такой оттенок имеют звезды, которые, по меркам Вселенной, родились относительно недавно. Еще одно из самых ярких небесных тел – Сириус, он буквально окутан противоречиями. Древние наблюдатели указывали, что он имеет красный оттенок. Хотя сейчас видно, что Сириус голубовато-белый. Однозначного ответа на этот вопрос ученые найти не могут, предполагая, что все же это поэтическая метафора, и Сириус всегда был одного и того же цвета. Но не только возраст влияет на цвет звезды. Те светила, которые кажутся людям красными – самые холодные, средняя температура дает желтый оттенок, а самые горячие – это белые и голубые. Хотя всем привычней думать, что все как раз наоборот!
Почему звезды мерцают и переливаются разными цветами?
Причины свечения небесных тел
Звезды и другие космические объекты, которые человек способен видеть невооруженным глазом в ночное время, — это небесные тела, имеющие гигантские размеры. Их невозможно оценить с земли, они кажутся миниатюрными точками, но на самом деле, их свечение настолько яркое, что преодолевает огромное расстояние до поверхности планеты.
Звезды имеют преимущественно форму неправильного шара, неровные края, а состоят из газа. Внутри них происходит непрекращающаяся термоядерная реакция. Из-за постоянно протекающих процессов газовое содержимое накаляется, возникает свечение. На самом деле, излучение — это относительно ровный и непрерывный поток. Иллюзию мерцания можно увидеть, находясь только на поверхности Земли.
Проходя через атмосферу, лучи преодолевают огромное расстояние, барьер между космосом и планетой. Эта дистанция характеризуется неоднородным составом, все слои имеют разную температуру и показатели плотности, что способствует многократному преломлению света. Благодаря таким физическим процессам, человек может наблюдать такой необычный оптический эффект, как звездное мерцание.
Однако если наблюдать за небесными телами с другого ракурса, например, с поверхности Луны, некоторых других планет или с борта космического корабля, то можно увидеть, что звезды не моргают. Это объясняется полным отсутствием атмосферы, свечение космических тел становится непрерывным и ровным.
Атмосфера разнородна не только по плотности, она еще и постоянно движется:
Движение атмосферного состава способствует рассеиванию и разложению свечения на спектры, при этом преломляя их. Физики объясняют это, как работу кривой линзы с изменяющимся углом. Другими словами, человек смотрит на звезды сквозь огромную призму.
Наиболее ярко и разными цветами переливаются те небесные тела, которые расположены не слишком высоко над горизонтом. Самой яркой звездой, привлекающей к себе внимание практически в любое время года, является Сириус. А согласно народным приметам, летом сильное мерцание указывает на приближающееся резкое изменение погоды из-за сильного циклона.
Необычайно красивое свечение мешает ученым проводить астрономические наблюдения, однако именно это явление позволяет небу выглядеть таким близким и живым.
Зависимость оттенка мерцания от температуры
Прежде всего, стоит отметить, что каждая из звезд имеет собственный цвет. Этот параметр зависит от температурных показателей и интенсивности происходящей внутри термоядерной реакции. Чем больше градус, тем ближе оттенок небесного тела к голубоватому или белому. Именно они являются самыми горячими, превосходя даже солнечную поверхность. Желтые и красные звезды холоднее.
Пронаблюдать смену цветов при нагревании можно на примере накаливания металлической поверхности. По мере нагрева окраска исходного материала будет меняться от ярко-красного до ослепительно белого при самой высокой температуре. В зависимости от того, какой свет испускают небесные тела, астрономы определяют их приблизительный возраст:
Так, Солнце, имеющее ярко-оранжевое свечение, на сегодняшний день можно отнести к «средневозрастной категории». Именно такой теорией ученые объясняют, почему звезды мерцают разными цветами.
Особенности излучения планет
Следует иметь в виду, что не все космические объекты, заметные на ночном небосводе, имеют способность загадочно мерцать и сверкать. Планеты не излучают свет, их можно отличить по внешнему виду даже издалека: они имеют форму не точек, а горящего диска с четко очерченными, ровными краями. Это звезды, которые миллионы лет назад погасли и в составе которых уже нет газа.
Сами по себе планеты не светятся, а только являются поверхностью для отражения лучей расположенного рядом небесного тела. В известной человеку системе таковым является Солнце.
Еще один признак, по которому планеты можно отличить невооруженным глазом, — их перемещение на фоне звездного неба. С Земли без профессиональных приборов хорошо видны Юпитер и Венера с желтоватым свечением, иногда появляется Марс с характерным красным диском. Другие погасшие космические гиганты можно наблюдать только при помощи астрономической техники.
К счастью, любоваться красотой небосвода, зная, почему мигают звезды, и как их отличить от планет, можно без приборов. Безоблачной ночью в местах, где нет ярких городских огней, это удивительное явление восхищает и завораживает, успокаивает и заставляет мечтать.
Почему звезды мерцают?
Теперь, когда наступила зима и солнце заходит намного раньше, вы можете начать замечать предметы в ночном небе, которых раньше не видели. Может быть шоком видеть яркие мигающие огни в небе, чуть выше горизонта, похожие на НЛО!
Но на самом деле, это всего лишь яркие звезды, или, может быть, планета вроде Венеры, сияющая так ярко, что Вы можете видеть их невооруженным глазом. Итак, если мигающие огни не от НЛО, пытающегося общаться, то что же вызывает «мерцание» света?
Тогда вы замечаете, что есть и другие яркие звезды прямо над головой (в зените). Но их свет мигает не так сильно, как яркие звезды, расположенные низко на небе вдоль горизонта. Почему? Почему звезды мерцают больше в зависимости от их угла от горизонта?
Ответ прост! Воздух, который заставляет вас дышать и оставаться живым на Земле, также мешает вашему глазу и звездам. Когда свет распространяется из космоса в нашу атмосферу, он сталкивается с карманами воздуха, которые имеют разную температуру и, следовательно, разную плотность.
Более плотный и холодный воздух замедляет свет, заставляя его путь преломляться или изгибаться вместо того, чтобы оставаться прямым. Эти случайные изменения пути света вызывают изменение яркости и положения звезды на небе. Техническим термином, обозначающим этот эффект мерцания звездного света, является сцинтилляция.
Чем больше света проходит через воздух, тем более турбулентным становится полет, а значит, и более мерцающим свет. Свет от объектов прямо над головой (в Зените) проходит через меньшее количество воздуха по сравнению со звездами у горизонта, поэтому они мерцают меньше!
Затем вы замечаете, что Венера мерцает меньше, чем ближайшая яркая звезда низко на горизонте… Почему? Свет от звезды исходит с такого большого расстояния (скажем, на десятки световых лет), что ведет себя как точечный свет (точечный источник). Поскольку Венера намного ближе к Земле, чем звезда (около 6 световых минут), ее свет больше похож на крошечный диск, чем на точку. Более крупный объект в небе с большим количеством лучей света, попадающих на ваш глаз, усредняет изменения яркости и положения. Поэтому они выглядят менее искаженными по сравнению со звездой, которая представляет собой всего лишь один луч света, преломляемый воздухом.
То, где вы находитесь, также влияет на уровень турбулентности, с которой вы сталкиваетесь. Почему? Есть несколько преимуществ размещения больших телескопов и обсерваторий на вершинах гор, одним из которых является меньшая турбулентность! Чем выше ваша высота, тем меньше атмосферы между вашим прибором и звездами.
Но если вы хотите получить лучшее изображение звездного объекта, то поместите свой телескоп в КОСМОС! Есть несколько телескопов космического базирования, таких как телескоп Хаббл и телескоп Джеймса Уэбба (запуск которого запланирован на 2021 год), с помощью которых, находясь над атмосферой, можно получать звездные снимки высокого разрешения, невозможные с Земли.
Мигающие звезды на небе что это
Почему звёзды мерцают?
«Интеллектуальные орудия, без которых было бы невозможно развитие современной техники, пришли в основном от наблюдений звёзд»
Глядя на ночное небо в ясную погоду, можно видеть, что оно усыпано тысячами звёзд, которые различны по цвету и яркости. Кажется, что звезда, то вспыхивает, то угасает, то её цвет становится более красноватым, то более зеленоватым.
«Большие звезды переливают голубыми, белыми, золотыми огнями; у звезды Сириус лучи как реснички; а посреди неба звезды, мелкие и крупные, и звездный песок — все сбито вместе в морозно-сверкающий плотный туман, в причудливо-неровную полосу, переброшенную через улицу, как мост, — этот мост называется Млечный Путь.»
Мерцание звезд – одно из самых удивительных явлений. Какова же природа такого явления? Астрономы сделали интересное открытие: мерцание звёзд никак не связано с их изменениями. Мерцание звезд обусловлено атмосферной рефракцией. Рефракция света в атмосфере [позднелат. refractio — преломление, от лат. refractus — преломленный (refringo — ломаю, преломляю)], атмосферно-оптическое явление, вызываемое преломлением световых лучей в атмосфере и проявляющееся в кажущемся смещении удалённых объектов, а иногда и в кажущемся изменении их формы. Некоторые частные проявления рефракции, например, сплюснутая форма дисков Солнца и Луны у горизонта, мерцание звёзд, дрожание далёких земных предметов в жаркий день, были замечены уже в древности.
Мерцание, дрожание, изменение цвета, вспышки — все эти явления происходят из-за того, что мощный свет далеких звезд проходит через земную атмосферу. Она состоит из разных слоев, которые отличаются плотностью, температурой и коэффициентом преломления: лучи света много раз меняют свое направление, из-за этого мы и наблюдаем мерцание звезд. Если бы движений воздуха не происходило, то и мерцания не наблюдалось бы, даже от самой далёкой звезды в космосе.
Еще древние заметили, что на небе есть объекты, непохожие на другие. Пять светящихся точек движутся среди звезд и отличаются от них ровным светом. Это пять видимых невооруженным глазом планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. Планеты Солнечной системы не так сильно удалены от Земли по сравнению со звездами, они — наши ближайшие соседи. Мы видим их как диски, а не как мерцающие точки. На самом деле, они тоже мерцают, но мерцание это происходит не в одной точке, как у далеких звезд, свет которых доходит до нас в виде пучка, а по всей поверхности. В итоге мы воспринимаем свечение планет как ровное. Поэтому звезды постоянно мерцают, а планеты сияют ровным светом?
Звезды обладают таким мощным свечением, преодолевающим огромные расстояния, потому что в них постоянно происходят термоядерные реакции. Планеты — это твердые тела, они не излучают свет самостоятельно, а только отражают тот, что исходит от звезды, вокруг которой они вращаются.
По материалам С.В.Зверева «В мире солнечного света».