Почему звёзды мерцают. Почему мерцают звёзды

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:

Звёзды на безоблачном ночном небе рассыпаны, как алмазы на черном бархате: не только светят, они сияют, искрятся, переливаются и сверкают: яркость света, который нам посылают далекие звезды, неравномерна, он кажется мерцающим.

Наша "героиня", снятая на видео, демонстрирует эффект мерцания особенно чётко. Это звезда Арктур в созвездии Волопаса, являющаяся самой яркой звездой северного полушария. Её можно найти, если проложить дугу по трём звездам, входящим в ручку ковша Большой Медведицы. Его мерцание особенно заметно.

Самая яркая звезда северного полушария

Почему звезды мерцают?

"Мерцание появляется, так как звездный свет должен пройти через турбулентную атмосферу Земли", - поясняет Себастьян Шрётер (Sebastian Schröter) из обсерватории Гамбурга. Эффект возникает, таким образом, лишь на последнем отрезке пути света звезды к глазу наблюдателя. "Огромные расстояния в пространстве свет проходит практически беспрепятственно", - уточняет Шрётер ", но затем в атмосфере Земли он попадает в колеблющиеся слои воздуха". Каждый, кто однажды посмотрел сбоку на горячую асфальтированную дорогу, знаком с искажающим эффектом, появляющимся под воздействием воздуха различной температуры: образуются полосы, и асфальт за ними кажется слегка двигающимся. Аналогичный эффект создаёт движение различных теплых воздушных масс в атмосфере при прохождении через них света звезд. Таким образом, в долю секунды возникают колебания света, звезды начинают танцевать и их светимость кажется колеблющейся.

Для астронавтов на МКС романтический эффект сверкающего звездного неба не виден. Это обстоятельство используется современной астрономией, говорит Шрётер: "Космический телескоп Хаббл, как и Кеплер, находится на орбите за пределами земной атмосферы и, следовательно, может беспрепятственно наблюдать Вселенную». Однако с Земли преодолеть турбулентность воздуха можно только с помощью сложной коррекции".

Сопоставьте размеры Арктура и Солнца

Почему не мерцают планеты?

Некоторые световые точки ночного неба вовсе не являются далекими неподвижными звездами. Это планеты Солнечной системы. Их трудно отличить невооруженным глазом от звезд, но всё же у планет есть одна особенность - слабое мерцание. Они так близко к земле, что выглядят, в отличие от звезд, не как точки, а, при ближайшем рассмотрении, как крошечные диски. На освещённой поверхности таких планет, как Венера, Марс или Юпитер, колебания яркости, а потому и сверкание, менее заметны, чем мерцание звёзд - крошечных световых точек.

Видео мерцающей звезды Арктур

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.

Ночное звездное небо всегда вызывает особые чувства, зачастую все земные дела становятся неважными, и человек начинает себя чувствовать маленькой частичкой огромной Вселенной, частью чего-то большего, чем просто планета Земля.

А почему звезды мерцают? Наверное, многие задавали себе этот вопрос. Невероятно красивое зрелище, особенно после дождя, когда звезды переливаются всеми цветами радуги. Люди не всегда знают, что ответить на такой, казалось бы, детский вопрос.

Простой ответ на простой вопрос

Звездное мерцание вызвано непосредственно колебаниями воздуха. В связи с неоднородностью атмосферы Земли, воздушные массы движутся с неодинаковой скоростью, при этом образуются настоящие течения и потоки, различные по температурным свойствам, плотности и другим параметрам. Поэтому проходящий через атмосферу звездный свет может преломляться самыми разными способами. Вот и возникает подобие этого таинственного мерцания.

Мерцающая звезда

Мерцающая звезда на небе подобна огоньку большого города, если посмотреть на нее издалека. А если при этом воздух насыщен влагой, то свечение будет менять свою траекторию и преломляться, переливаясь при этом всеми цветами радуги. Ответ на вопрос о том, почему звезды мерцают, оказывается, так прост. Когда звезда начинает приближаться к линии горизонта, преломление происходит еще более интенсивно из-за толщи воздуха, тем самым делая мерцание более отчетливым.

Могут ли планеты мерцать?

Звезды отличаются от планет по огромному ряду физических характеристик, неудивительно, что и светят эти жители космоса по-разному. Даже в прекрасную ночь с множеством мерцающих звезд можно отчетливо различить свет, исходящий от планет Солнечной системы. Их свет можно охарактеризовать как ровный, постоянный. Подобно Луне или Солнцу, они не мерцают. Это можно увидеть даже без сверхточного микроскопа.

Почему так происходит? Если учитывать те факторы, что звезды свет, как и свет планеты, должен преломляться в слоях атмосферы, можно сделать вывод, что звезды мерцают точечно, планета делает то же самое, но за счет того, что таких точек у нее много, возникает иллюзия ровного света. Все дело в количестве.

Такие разные звезды

Если посмотреть на звезды невооруженным взглядом, то все они кажутся практически одинаковыми, разные только по яркости. Но это далеко не так, если присмотреться более внимательно, то можно различить звезды даже по цвету. Это касается самых больших и ярких звезд. Например, звезды Арктур и Альдебаран оранжевого цвета, а Бетельгейзе и Антарес - красные. Белыми называют Сириус и Вегу, белые с голубым оттенком - Спика и Регул. Есть даже желтые гиганты Капелла и

Астрономы связывают цвет звезд с таким параметром, как температура. Относительно холодными считаются красные звезды с температурой поверхности до 4 тысяч градусов, самыми горячими называют бело-голубые, достигающие невероятной температуры в 10-30 тысяч градусов по Цельсию! Становится совершенно ясно, почему звезды мерцают, с такими температурными данными они способны на многое.

Почему звезды мерцают и мерцают ли вообще? Ответ на этот вопрос зависит от того, как на это посмотреть. Если этот процесс отождествлять с преломлением, то вполне его можно назвать мерцанием. Но, как известно, сами по себе звезды не светятся, просто такое впечатление складывается у зрителя, который наблюдает за этим интересным явлением с Земли. Если созерцать эту картину из космоса, то никакого мерцания не будет. По словам космонавтов, звезды светятся ярко, ровно, а подмигивают они только тем наблюдающим, что остались на Земле.

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.