Ирина Емельянова (irene_dragon) wrote,
Ирина Емельянова
irene_dragon

Category:

Разноцветные звезды

У окна стою я, как у холста.
Ах, какая за окном красота!
Словно кто-то перепутал цвета -
И Дзержинку, и Манеж...
А над Москвой встает зеленый восход,
А по мосту идет оранжевый кот,
И лоточник у метро продает
Апельсины цвета беж.
(С) Л.Филатов

Легко придумать зеленое солнце

Еще в древности, когда у астрономов не было никаких инструментов для наблюдения звезд, а о выходе за пределы атмосферы и речи не шло, астрономы заметили, что звезды различаются по цветам.

Самая древняя книга по астрономии, которая до нас дошла - это звездный каталог "Альмагест" авторства древнегреческого астронома Птолемея (вообще-то, похоже, он был римским гражданином, но в эти исторические дебри мы углубляться не будем.) В этом каталоге Птолемей уже характеризует звезды по их цветам. В частности, он выделяет небольшую группу ярко-красных звезд: Бетельгейзе, Антарес, Арктур, Альдебаран, Поллукс. Почему-то сюда же он запихнул и Сириус, что уже больше ста лет порождает конспирологические и научно-фантастические идеи. Сириус, конечно же, белый, а астрономам и переписчикам свойственно ошибаться, но факт остается фактом: еще в древности люди отчетливо видели разницу в цвете звезд.

Правда, эту разницу видят не все. Я, например, без бинокля все ночные светила воспринимаю как белые. Поэтому мне остается только позавидовать тем загадочным людям, которые видят звезды цветными.

До нас дошли труды астрономов Древней Греции, Китая, средневековые арабские каталоги. Древние астрономы выделяли красные, голубые и белые звезды, причем распределение звезд по цветам, например, в древнегреческих и древнекитайских каталогах неплохо согласуется (за исключением все того же Сириуса, который китайцы считали голубым). Поэтому уже давно люди поняли, что цвет звезд - реальность, которую нельзя объяснить, скажем, зрительными иллюзиями.

Конечно, все не так просто. Во-первых, в цвет звезд заметное искажение вносит атмосфера. Пока не появились орбитальные телескопы, конечно, нельзя было сказать, какие именно искажения она вносит, но догадались об их существовании уже давно. Во-вторых, зрительные иллюзии таки имеют значение. Например, в некоторых красивых парах двойных звезд одна звезда может казаться зеленоватой. Но зеленых звезд, в отличие от красных и голубых, в природе не бывает. Что совершенно не отменяет теоретической возможности зеленого солнца, но это уже будет эффект атмосферы.

Поставьте градусник звезде

Со временем у астрономов появились телескопы, потом звезды стали как-то больше фотографировать, а не наблюдать глазами, потом научились получать спектры звезд, потом научились определять их температуру. Мы не будем вдаваться в подробности о том, как все это делается, посмотрим только на результаты. Результаты оказались весьма интересны.

Первое, что заметили астрономы, когда научились получать спектры звезд - это то, что существует корреляция между цветом звезд и типом их спектра. Если говорить очень общими словами, у звезд одного цвета часто оказывались похожие спектры.

Второе, что заметили астрономы - что спектральный класс звезды однозначно связан с температурой ее поверхности. То есть по цвету звезды, оказывается, можно оценить ее температуру!

Причем у звезд все не так, как у людей. Люди обычно краснеют, когда им жарко, и синеют, когда холодно. А вот у звезд все наоборот: чем горячее звезда, тем она голубее, а чем холоднее, тем краснее!

В принципе, ничего удивительного в этом нет. Мы прекрасно знаем, что энергия красных фотонов ниже, чем синих, поэтому логично ожидать, что чем горячее звезда, тем больше синих фотонов она испускает. Больше того, логично предположить, что горячая звезда будет испускать больше ультрафиолетовых фотонов, чем более холодные звезды, и это действительно так (но про это мы не будем говорить, т.к. ультрафиолетовые фотоны цвета не имеют).

Вследствие всего этого, разумеется, астрономам захотелось создать современную классификацию звезд, с учетом данных по спектрам, цвету и температуре. Таких классификаций было несколько; я расскажу только о той, которая используется сейчас.

Группу звезд, имеющих сходные спектры, а значит, близких по цвету и температуре, назвали спектральным классом. Каждый спектральный класс обозначили заглавной буквой латинского алфавита. Сначала попытались обозвать их в алфавитном порядке по понижению температуры, но что-то там перепутали, какие-то спектральные классы вообще ввели по ошибке и потом отменили, и в результате порядок спектральных классов без специальной мнемонической фразы не запомнишь.

Вот порядок классических спектральных классов (не запоминайте, просто посмотрите): O, B, A, F, G, K, M. Ну да, следы того, что буквы пытались упорядочить по алфавиту, имеются, но это просто следы.

А теперь познакомьтесь с каждым спектральным классом.

О - очень горячие звезды, цвет - голубоватый, температура - 30 000—60 000 К. Таких звезд поблизости от Земли нет (и слава Богу. Что бы мы делали с их бешеными потоками ультрафиолета?  Неприятные соседи для белковых организмов.) Ни у одной звезды класса О нет собственного имени, но их довольно много, например, в созвездии Ориона. Кучкуются они там не случайно, а почему - мы будем говорить в следующий раз.

B - тоже очень горячие звезды, цвет - голубой, температура - 10 000—30 000 К. Близко от нас их тоже нет, и по той же причине это хорошо. Пример - Ригель (бета Ориона).

А - горячие звезды, цвет - белый, температура - 7500—10 000 К. Такие звезды в окрестностях Солнечной системы вполне водятся, хотя жить в их окрестностях людям было бы неприятно, все-таки излучение жестковато. Примеры - знакомый нам Сириус А, Вега.

F - средние звезды, цвет - желтоватый, температура - 6000—7500 К. В принципе, вполне подходят для планет с белковой жизнью. Пример - Полярная звезда (она как раз не очень удобна для жизни, т.к. переменная, но зато уж всем известна).

G - средние звезды, цвет - желтый, температура - 5000—6000 К. Идеально подходят для планет с белковой жизнью. Чтобы увидеть характернейший пример, выгляните в окошко днем. Чтобы увидеть пример планеты с белковой жизнью, вращающейся вокруг звезды класса G, повертите головой. Так же к классу G относится Альфа Центавра А.

К - прохладные звезды, цвет - оранжевый, температура - 3500—5000 К. В принципе, тоже подходят для планет с белковой жизнью. Примеры - Арктур, Альдебаран, Альфа Центавра B.

М - холодные звезды, цвет - красный, температура - 2000—3500 К. Жить там, наверно, холодно и некомфортно. Примеры - Бетельгейзе и куча красных карликов, в том числе ближайшая к нам Проксима Центавра.

Будь хорошей девочкой, поцелуй меня

Вот мнемонические фразы, которые помогают запоминать порядок спектральных классов. Честное слово, ими и профессиональные астрономы пользуются!

По-английски:

O, be a fine girl/guy, kiss me

По-русски

Один бритый англичанин финики жевал, как морковь (автор - известный астроном Б.А.Воронцов-Вельяминов)

О, Борис Александрович, физики ждут конца мучений (авторы - студенты, сдававшие экзамены Б.А.Воронцову-Вельяминову...)

Три цвета одной звезды

Ну вот, все понятно и логично, не правда ли? Есть список характерных цветов звезд, известно, какая температура какому цвету соответствует.

Все бы хорошо, если бы... названные выше цвета не были порядочной условностью.

Как же так? - скажете вы. - Какая же условность? Вот, звезда класса G, светит мне в окно прямо сейчас. Отчетливо видно, что она желтая. Ярко-желтая, золотая...

Увы! Желтый цвет нашего патрона обусловлен рассеянием света в атмосфере. Если посмотреть из безвоздушного пространства, оказывается, что Солнце - белая, чисто-белая звезда.

Этот неуютный факт ниспровергает ваше представление о природе вещей, не так ли?

Дело в том, что когда выбирали названия цветов для спектральных классов, за эталон приняли звезду Вега, у которой очень простой спектр. Она оказалась настолько удобной в качестве эталона, что ее постановили считать белой. (Ну да, бывает так в науке: и абсолютно черные тела нагреваются до белого каления, и голубую звезду могут назвать белой.) И цвета всех остальных спектральных классов раздали по сравнению с Вегой. Соответственно, все, что отличается от Веги в длинноволновую сторону спектра, оказалось желтым, оранжевым и красным, а все, что отличается от Веги в коротковолновую сторону - голубым. Это так называемая условная система звездных цветов.

Существует также система видимых звездных цветов, соответствующая тому, какого цвета люди (по крайней мере, те из них, которые видят звезды цветными) видят те или иные звезды. То есть система, учитывающая эффект влияния атмосферы на видимые цвета звезд. Она неплохо представлена вот на этой картинке:



(Изображение из Википедии)

Как видите, звезды класса G здесь выглядят таки желтоватыми. Таков эффект рассеяния звездного света в атмосфере.

Вы зададите справедливый вопрос: а почему звезды на картинке нарисованы чем горячее, тем больше? Этот закон соблюдается далеко не для всех звезд (а примерно для 80%), а почему - об этом, опять же, в следующей статье.

Какого же цвета звезды в безвоздушном пространстве - там, где наше Солнце и его собраться по спектральному классу белые как снег? Теория и фотопрактика показывают, что их цвета близки к излучению так называемого абсолютно черного тела, нагретого до соответствующей температуры.

Вот табличка, в которое сведены все три системы звездных цветов: цвета в безвоздушном пространстве, условные цвета, видимые цвета.

Спектральный класс Цвет в безвоздушном пространстве Условный цвет Видимый цвет
O Синий Голубоватый Синий
B Голубой Голубой Голубоватый
A Голубоватый Белый От голубоватого до белого
F Белый Желтоватый Белый
G Белый Желтый Желтоватый
K Бледно-оранжевый Оранжевый Желтовато-оранжевый
M Красновато-желтый Красный Красновато-оранжевый

Но это не значит, что вам нужно срочно забыть все то, что написано выше. Когда в астрономии речь идет о "желтых" или "голубых" звездах, это всегда означает, что имеется в виду условная система звездных цветов. И всем понятно, каков спектральный класс, а значит, температура этих звезд. А какого цвета эта звезда видится вам - зависит от состояния атмосферы и от ваших глаз. Для меня так они все белые.
Tags: Астрономия
Subscribe

  • Люди добрые, сами мы не местные

    Это и есть расшифровка той фразы, которую я предлагала перевести в предыдущем посте. Ответили трое и все трое по сути ответили правильно, но никто не…

  • Про домашний планетарий

    Хочу домашний планетарий. Чтобы спать под звездным небом.

  • Марс, яблони...

    Пользователь haritonoff опубликовал интереснейший пост про геологическую историю Марса, в сопоставлении с историей Земли, с картинками.…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 14 comments

  • Люди добрые, сами мы не местные

    Это и есть расшифровка той фразы, которую я предлагала перевести в предыдущем посте. Ответили трое и все трое по сути ответили правильно, но никто не…

  • Про домашний планетарий

    Хочу домашний планетарий. Чтобы спать под звездным небом.

  • Марс, яблони...

    Пользователь haritonoff опубликовал интереснейший пост про геологическую историю Марса, в сопоставлении с историей Земли, с картинками.…