> > 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.
Бесспорно, главная звезда зимой. Этот ярчайший бриллиант буквально бросается в глаза, настолько он яркий! Впрочем, людей, далеких от астрономии, в еще большей степени удивляет поведение звезды : Сириус обычно сильно мерцает и переливается всеми цветами радуги, да так быстро, что даже нельзя сходу сказать, какого он цвета. Почему так?
Прежде чем пускаться в объяснения, заверим, что мерцают все звезды , не только Сириус. (Если вы увидите на небе очень яркую, но практически не мерцающую звезду, то, скорее всего, это планета - Венера или Юпитер.) Сильнее мерцают те звезды, которые находятся ближе к горизонту; находящиеся в зените, наоборот, мерцают гораздо слабее .
То же касается и быстрой смены цветов: не один Сириус демонстрирует подобный эффект, но в случае с этой звездой он особенно бросается в глаза - просто потому, что Сириус самая яркая звезда ночного неба и обращает на себя первоочередное внимание. И, честно говоря, в наших широтах Сириус мерцает практически всегда, поскольку не поднимается высоко над горизонтом.
За всеми этими явлениями стоит земная атмосфера. Дело в том, что воздушная оболочка вокруг нашей планеты вовсе не однородна. На разной высоте воздух имеет разную температуру, что приводит к образованию воздушных течений, вихрей, ячеек Хэдли и других образований. Воздушные ячейки имеют разную плотность из-за различных температур, а значит по-разному преломляют и отклоняют проходящий через них свет. Для простоты такие атмосферные ячейки можно сравнить с очень слабыми линзами, способными фокусировать и отклонять проходящие через них лучи света.
Звезды мерцают гораздо сильнее у горизонта, чем в зените, поскольку их свет проходит через большую толщу воздуха. Рисунок: Bob King
По этой причине даже в самую спокойную и прозрачную ночь свет звезд доходит до нас хоть немного, но искаженным. Проходя же сквозь неспокойную атмосферу, свет звезды будет то фокусироваться и полностью попадать в глаз (и в этот момент мы увидим ее яркой), то большей частью отклоняться в сторону (и тогда она потускнеет). Это быстрое колебание блеска мы и называем мерцанием .
Кстати, изгибание света можно заметить непосредственно , если наблюдать Сириус в телескоп с большим увеличением. Мало того, что звезда будет выглядеть в окуляре не сфокусированным до конца пятном света, так она еще будет и плясать из стороны в сторону, будто живая!
Но наиболее поразительным следствием этого эффекта является тот факт, что звезда на мгновение может совершенно исчезнуть! Понаблюдайте внимательно некоторое время за Сириусом в ночь, когда он сильно мерцает, и вы почти гарантированно поймаете такой момент!
Второй момент - переливание Сириуса всеми цветами радуги. И здесь все дело в атмосферной циркуляции, ведь свет разной длины волны по-разному искривляется! Выходит, что воздух ведет себя как призма, разлагая свет звезды на спектр! Но до нас доходит то один цвет, то другой, то третий. Если фотографировать Сириус последовательно очень короткими экспозициями, то мы увидим на фотографиях буквально всю палитру цветов!
Ряд мгновенных фотографий Сириуса, иллюстрирующий хаотичное изменение цвета звезды. Сириус на снимках предстает кружками, потому что был намеренно выведен из фокуса с целью показать цвет более четко. Фото: Bob King
Если же снять звезду с более долгой экспозицией, но при этом водить фотокамеру из стороны в сторону, чтобы звезда постоянно перемещалась в объективе, то на фотографии Сириус предстанет красивой разноцветной кривой.
Сцинтилляции (мерцание) Сириуса, снятые через дрожащую камеру. Фото: www.cosmicriver.net
На самом деле цвет Сириуса белый. Это горячая звезда, температура поверхности которой почти вдвое выше температуры поверхности Солнца! В южных странах, где Сириус поднимается к зениту и не мерцает так сильно, белый цвет звезды виден очень ясно.
Космос всегда манил человека, на его исследование были потрачены колоссальные ресурсы, как человеческие, так и финансовые. Множество великих людей на протяжении всей своей жизни занимались проблемами изучения нашей Вселенной, чтобы сегодня мы имели достаточную теоретическую и практическую базу. Теперь каждый школьник может узнать, почему звезды мерцают, есть ли жизнь на Марсе, за счет чего планеты движутся в пространстве и многое другое.
Что такое звезда?
Звезды представляют собой огромные небесные тела , состоящие из газа гиганты с мощной гравитацией:
- Начали формироваться сразу после появления Вселенной.
- За счет силы притяжения большие частицы захватывали более мелкие, постепенно формируя газовый шар.
- Ученые считают, что предшественниками звезд были туманности. Зарождающаяся звезда собирала все вещество, которое было доступно ее гравитации.
- Мерцающие на небе точки, на самом деле, «кузницы Вселенной». В них ежесекундно протекают сложные ядерные реакции, и происходит выделение водорода.
- Только благодаря свету, энергии и теплу, которые дает звезда, возможно существование органической материи. Речь не обязательно о разумной жизни, без света и энергии ничто живое не сможет существовать, в принципе.
Расстояние до всех звезд измеряется в световых годах, только до Солнца «всего лишь» несколько световых минут.
Учитывая современный уровень развития, человечество никогда не сможет посетить даже ближайшую звездную систему, если не произойдет никакого резкого скачка научного прогресса. Необходимо что-то принципиально новое.
Почему звезды светятся?
Если посмотреть на небо в темное время суток, можно увидеть настоящую цветомузыку - периодически звезды мерцают, светя то сильнее, то неожиданно угасая на несколько секунд. Это выглядит красиво и, к счастью, для развития эпилептического припадка такого мерцания недостаточно.
Раз речь идет о газовых гигантах, удаленных на колоссальные расстояния от Земли , можно предположить, что дело не в самих звездах.
Где-то в космосе огромная звезда на секунду погасла или наоборот, стала ярче светить? Да на ближайших планетах это сказалось бы плачевно, учитывая энергетические выбросы.
На самом деле, тайна мерцающих звезд кроется в земной атмосфере . Точнее, в ее неоднородности:
- После дождя.
- В жаркую погоду.
- При сильном или постоянном ветре.
- В морозную ночь.
Причина в том, что воздушные массы неравномерно прогреваются и постоянно смещаются . В результате свету звезд необходимо преодолеет не однородную атмосферу, а такую вот «воздушную мозаику».
Если когда-то космические полеты станут общедоступными, каждый сможет убедиться, что в вакууме небесные тела источают постоянный ровный свет.
Почему падают звезды?
В августе всегда можно найти повод выбраться ночью на природу, ведь астрономы каждый год заранее напоминают о «звездопаде». На самом деле, положение звезд не изменяется в пространстве и уж тем более, огромные газовые шары не падают на поверхность Земли.
Достаточно знать, что даже самая маленькая звезда в тысячи раз больше нашей планеты . Происходит другое, не менее интересное явление:
- В атмосферу Земли попадают небольшие глыбы, астероиды или «болиды».
- Под действием гравитации они устремляются к поверхности планеты.
- Набирая скорость и входя в атмосферу «снаряд» сталкивается с силой трения, которая в открытом космосе отсутствует.
- Это явление так сильно, что голый камень, в буквальном смысле, начинает гореть.
- С земли наблюдатель видит, как какая-то маленькая точка несется по небосклону и падает где-то на горизонте.
Иногда до поверхности вообще ничего не долетает, но порой и приземляются небольшие куски пород. Такой сувенир может украсить любую домашнюю коллекцию. Вероятность того, что такой камушек упадет вам на голову, стремится к нулю, но не равна ему .
Учитывая общую площадь Земли и то пространство, что занимает один человек - надо чем-то прочно досадить Фортуне, чтобы испытать на себе воздействие «гостя из открытого космоса ».
Как долго живут звезды?
Насчет срока жизни звезд и вероятности существования живой материи на других планетах существуют различные мнения:
|
Жизнь во Вселенной |
Срок жизни звезд |
|
Она не найдена ни на одной из планет нашей системы. |
Достоверно известно, что все звезды рано или поздно умирают. |
|
Скорее всего присутствует на одном из спутников Сатурна - Титане. |
В процессе существования гигант проходит через несколько последовательных стадий. |
|
Несмотря на многочисленные заявления «очевидцев» об НЛО, ни одна внеземная цивилизация на контакт не вышла. |
Период жизни небесного тела измеряется миллиардами лет, иногда десятками миллиардов. |
|
Чисто математически, учитывая время и расстояние, параллельное существование развитых цивилизаций маловероятно. |
Наше Солнце относительно молодая звезда, так что человечество может не переживать еще очень, действительно очень, долго. |
К тому времени, когда погибнет наша звезда, цивилизация и любая разумная жизнь может исчезнуть миллион раз, по совершенно разным причинам. Если кто-то из людей доживет до того времени, наверняка наши потомки смогут решить проблему переселения к другим звездам.
А вот когда погаснут все звезды во Вселенной, будет уже сложнее. Теоретически, выходом из этой ситуации может быть только выход за пределы Вселенной . Но на данный момент мы себе такого даже представить не можем.
Из-за чего звезды мерцают?
Атмосфера нашей планеты не только обеспечивает возможность существования жизни на поверхности, но и рассеивает свет:
- Благодаря этому днем мы видим голубое небо. В спектре, который излучает Солнце, есть синий оттенок, который и рассеивается по атмосфере.
- Из-за неоднородности воздушных масс мерцают звезды.
- Мощность их свечения может изменяться несколько раз за минуту.
- На самом деле, в открытом космосе, звезды излучают ровный свет.
А вот ближайшие планеты дают постоянный свет даже в условиях нашей атмосферы. Причина проста - их диск отражает солнечный свет и, смотря на небо в ясную погоду, мы видим именно диск, а не крошечную точку.
Даже без степени по астрофизике, не так сложно понять, почему звезды мерцают. Мир вокруг нас можно объяснить простыми словами, во всяком случае, большую часть явлений. Потому что кое-что до сих пор остается загадкой, даже для современных ученых умов.
Видео: мерцающие звезды в небе
В этом видео физик Леонид Агарков проведет урок астрономии, в котором расскажет о причинах мерцания звезд в космосе:
: 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.
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.
