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: 3 097
В мире много интересного. Мерцание звезд - одно из самых удивительных явлений. Сколько всевозможных поверий связано с этим явлением! Неизвестное всегда пугает и притягивает одновременно. Какова же природа такого явления?
Влияние атмосферы
Астрономы сделали интересное открытие: мерцание звёзд никак не связано с их изменениями. Тогда почему звезды мерцают на ночном небе? Всё дело в атмосферном движении потоков холодного и горячего воздуха. Где проходят тёплые слои над холодными, там образуются вихри воздуха. Под действием этих вихрей лучи света искажаются. Так световые лучи искривляются, изменяя видимое положения звезд.
Интересен тот факт, что звёзды вообще не мерцают. Такое видение создается на земле. Глаза наблюдателей воспринимают свет, исходящий от звезды, после его прохождения сквозь атмосферу. Поэтому на вопрос о том, почему звезды мерцают, можно ответить, что звёзды не мерцают, а то явление, которые мы наблюдаем на земле, - это искажение света, прошедшего путь от звезды сквозь атмосферные слои воздуха. Если бы таких движений воздуха не происходило, то и мерцания не наблюдалось бы, даже от самой далёкой звезды в космосе.
Научное объяснение
Если раскрыть более подробно вопрос о том, почему звезды мерцают, то стоит отметить, что этот процесс наблюдается тогда, когда свет от звезды переходит из более плотного атмосферного слоя в менее плотный. К тому же, как было сказано выше, эти слои постоянно перемещаются относительно друг друга. Из законов физики известно, что тёплый воздух поднимается, а холодный, наоборот, опускается. Именно тогда, когда свет проходит эту границу слоёв, мы и наблюдаем мерцание.
Проходя сквозь слои воздуха, разные по плотности, свет звезд начинает мерцать, а их очертания расплываются и изображение увеличивается. При этом интенсивность излучения и, соответственно, яркость тоже меняются. Таким образом, изучая и наблюдая вышеописанные процессы, учёные поняли, почему звезды мерцают, а их мерцание различается по интенсивности. В науке такое изменение световой интенсивности называется сцинтилляцией.
Планеты и звёзды: в чём разница?
Интересен и тот факт, что не от каждого космического светящегося объекта исходящий свет даёт явление сцинтилляции. Возьмём планеты. Они тоже отражают солнечный свет, но не мерцают. Именно по характеру излучения планету отличают от звезды. Да, свет звезды даёт мерцание, а планеты - нет.
Ещё с древних времён человечество научилось по звездам ориентироваться в пространстве. В те времена, когда точные приборы не были изобретены, небо помогало найти верный путь. И сегодня эти знания не утратили своего значения. Астрономия как наука зародилась в 16 веке, когда впервые изобрели телескоп. Вот тогда и стали вплотную наблюдать свет звезд и изучать законы, по которым они мерцают. Слово астрономия в переводе с греческого - это "закон звёзд".
Наука о звёздах
Астрономия изучает Вселенную и небесные тела, их движение, расположение, строение и происхождение. Благодаря развитию науки, астрономы объяснили, чем мерцающая звезда на небе отличается от планеты, каким образом происходит развитие небесных тел, их систем, спутников. Эта наука заглянула далеко за границы Солнечной системы. Пульсары, квазары, туманности, астероиды, галактики, чёрные дыры, межзвёздное и межпланетное вещество, кометы, метеориты и всё, что касается космического пространства, изучает наука астрономия.
На интенсивность и цвет мерцающего звёздного сияния влияет ещё высота атмосферы и приближённость к горизонту. Нетрудно заметить, что звёзды, расположенные близко к нему, светят ярче и переливаются разными цветами. Особенно красивым становится это зрелище в морозные ночи или сразу после дождя. В эти моменты небо безоблачно, что способствует более яркому мерцанию. Особое сияние у Сириуса.
Атмосфера и звёздное сияние
При желании наблюдать за звёздным мерцанием следует понимать, что при спокойной атмосфере у зенита это возможно только изредка. Яркость светового потока постоянно меняется. Это опять-таки связано с отклонением световых лучей, которые неравномерно концентрируются над земной поверхностью. На звёздный пейзаж влияние оказывает и ветер. При этом наблюдатель звёздной панорамы постоянно оказывается попеременно в затемнённой или освещённой области.
При наблюдении за звёздами, расположенными на высоте более 50°, изменение цвета не будет заметным. А вот звёзды, которые находятся ниже 35°, будут мерцать и менять цвет довольно часто. Очень интенсивное мерцание говорит о неоднородности атмосферы, что непосредственно связано с метеорологией. Во время наблюдения за звёздным мерцанием было замечено, что оно имеет свойство усиливаться при пониженном атмосферном давлении, температуре. Усиление мерцания можно заметить также при увеличении влажности. Однако предсказывать погоду по сцинтилляции нельзя. Состояние атмосферы зависит от большого числа различных факторов, что не позволяет делать выводы о погоде только по звёздному мерцанию. Безусловно, некоторые моменты работают, но до сих пор это явление имеет свои неясности и загадки.
: мы видим серебристый свет , планеты, движущиеся по своим орбитам, далекие звезды, мерцающие светом, испущенным миллионы лет назад.
Этот танец света, который мы видим, когда смотрим на звезды, завораживает людей на протяжении веков — даже самых маленьких людей. По мере взросления мы узнаем имена звезд и созвездий.
Но почему же звезды мерцают? Почему они словно «танцуют» в ночном небе?
Для начала обратим наш взгляд на уровень земли. Представьте, что вы видите волнообразное движение воздуха прямо над горячим песком. Мы видим этот эффект, потому что горячий воздух имеет меньшую плотность по сравнению с более прохладным воздухом, находящимся над ним, и поэтому он поднимается вверх. Теплых воздух рассеивает и преломляет свет несколько иначе, чем холодный, поэтому он немного меняет направление его распространения. Нам при этом кажется, что воздух словно становиться жидким.
Таким способом можно управлять направлением распространения света, изменяя то, что называется показателем преломления. По существу, этот показатель говорит о том, насколько именно луч света изменил направление: высокий показатель преломления означает, что направление распространения света будет изменено достаточно сильно.
Но вернемся к звездам: между нами и миллиардами солнц в космосе есть толстый слой плотной земной атмосферы. Хотя атмосфера и позволяет нам выжить, оно искажает для нас истинный свет Вселенной.
Атмосфера похожа на многослойный «торт», со сложными уровнями плотности, которая уменьшается по мере того, как вы удаляетесь от . Точно так же, как тепло песка вызывает «помехи» в воздухе над ним, звездный свет не имеет прямого пути, поскольку он добирается до наших глаз из космоса. Там, где встречаются разные по плотности слои воздуха, свет слегка преломляется в новом направлении, и процесс повторяется при прохождении каждого последующего слоя.
Это приводит к эффекту зигзага, создавая иллюзию, что звезда слегка смещается. Научное название этого эффекта — «звездная сцинтилляция», и по причине его существования космические телескопы создают гораздо более совершенные изображения, чем наземные обсерватории.
Но почему же, в таком случае, не все звезды мерцают? Есть две основные причины. Во-первых, свет от звезд, которые находятся в момент наблюдения ближе к горизонту должен проделать путь к нашим глазам через большее расстояние в атмосфере, и поэтому он проходит более причудливую траекторию, чем свет от звезд, расположенных высоко. Дело может быть еще в том, что тот объект, который кажется звездой, иногда является планетой.
Звезда мерцает не только потому, что ее свет должен проходить через атмосферу, но также потому, что ее свет очень слабый. Расстояние от этих звезд до Земли настолько велико, что они кажутся просто точками. Планеты, конечно, гораздо ближе, поэтому их свет выглядит скорее как диск, а не точка.
Так что в следующий раз, когда вы будете на небо в ночное время, и задаваться вопросом — почему же танцуют звезды? — или ваш ребенок, или внук спросят вас об этом, вы будете знать, что ответить.
Почему мерцают звёзды на небе?
Вы когда-нибудь замечали, как прямые линии на дне бассейна выложенного плиткой, кажутся раскачивающимися из стороны в сторону? Это явление происходит потому, что вода в бассейне преломляет лучи света отражённого от дна баcсейна. Точно так и звезды мерцают из-за турбулентности в атмосфере Земли. должен пройти через несколько километров земной атмосферы, прежде чем достигнет глаза наблюдателя. Здесь атмосфера Земли действует как вода в бассейне.
От воздуха зависит многое
Почему мерцают звёзды? Да потому что, многое зависит от температуры воздуха. Она обычно уменьшается на 6,5 ° С, с каждым километром, когда мы поднимаемся вверх. Именно поэтому холодно в горах. Атмосфера Земли состоит из нескольких «слоев». Каждый слой имеет разную температуру и плотность. Теплый воздух преломляет лучи света меньше, а прохладный воздух искажает больше, потому что в теплом воздухе молекулы воздуха находятся дальше друг от друга , производя меньшее рассеяния света.
Наша атмосфера насыщена очень бурными потоками и вихрями воздуха. Эти обстоятельства вместе с изменением температуры в атмосфере действуют как линзы и призмы, которые шатают входящий свет от звезды из стороны в сторону, за несколько раз в секунду. Это вызывает изменение яркости и местоположения .
Чем выше место для наблюдением за звёздами, тем лучше.
Из-за этого эффекта обсерватории для изучения звезд расположены на горных вершинах. Причина этого в том, что чем выше вы поднимаетесь, тем слои воздуха становятся тоньше и меньше вызывают эффект мерцания. Ученые проводят эксперименты, чтобы компенсировать эффект мерцания благодаря адаптации оптики телескопов. В результате, в ближайшее время астрономы смогут видеть гораздо более четкое изображение звёзд здесь, на земле.
Вы заметили, что расположенные ближе к горизонту звезды мерцают больше, это потому, что атмосфера между вами и звездами над горизонтом насыщенней, чем между вами и звездой, которая находится прямо над головой.
Телескоп был запущен в космическое пространство, потому что там нет атмосферы, что позволило учёным видеть чёткие изображения Вселенной.
Планеты не мерцают как звезды . Это потому, что планеты светят отраженным светом и находятся ближе чем звёзды, это вызывает меньшее преломление. На самом деле, это хороший способ выяснить, объект который вы видите на небе планета или звезда. Для планеты, свет который отражается от группы точек диска планеты, и мерцает и изменяет цвета. Тем не менее, мерцание одной части планеты дополняется другой мерцающей частью планеты. Таким образом, планета кажется светится постоянно, а звезды вокруг него мерцают в небе.
> > 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.