Характеристики звезды. Светимость звезды

Светимость

Долгое время астрономы полагали, что различие видимого блеска звёзд связано только с расстоянием до них: чем дальше звезда, тем менее яркой она должна казаться. Но когда стали известны расстояния до звёзд, астрономы установили, что иногда более далёкие звёзды имеют больший видимый блеск. Значит, видимый блеск звёзд зависит не только от их расстояния, но и от действительной силы их света, то есть от их светимости. Светимость звезды зависит от размеров поверхности звёзд и от её температуры. Светимость звезды выражает её истинную силу света по сравнению с силой света Солнца. Например, когда говорят, что светимость Сириуса равна 17, это значит, что истинная сила его света больше силы света Солнца в 17 раз.

Определяя светимости звёзд, астрономы установили, что многие звёзды в тысячи раз ярче Солнца, например, светимость Денеба (альфа Лебедя) - 9400. Среди звёзд есть и такие, которые излучают в сотни тысяч раз больше света, чем Солнце. Примером может служить звезда, обозначаемая буквой S в созвездии Золотой Рыбы. Она светит в 1 000000 раз ярче Солнца. Другие звёзды имеют одинаковую или почти одинаковую с нашим Солнцем светимость, например, Альтаира (Альфа Орла) -8. Существуют звёзды, светимость которых выражается тысячными долями, то есть их сила света в сотни раз меньше, чем у Солнца.

Цвет, температура и состав звезд

Звёзды имеют различный цвет. Например, Вега и Денеб - белые, Капелла -желтоватая, а Бетельгейзе - красноватая. Чем ниже температура звезды, тем она краснее. Температура белых звёзд достигает 30 000 и даже 100 000 градусов; температура жёлтых звёзд составляет около 6000 градусов, а температура красных звёзд - 3000 градусов и ниже.

Звёзды состоят из раскалённых газообразных веществ: водорода, гелия, железа, натрия, углерода, кислорода и других.

Скопление звезд

Звёзды в огромном пространстве Галактики распределяются довольно равномерно. Но некоторые из них всё же скапливаются в определённых местах. Разумеется, и там расстояния между звёздами всё равно очень велики. Но из-за гигантских расстояний такие близко расположенные звёзды выглядят как звёздное скопление. Поэтому их так называют. Самым известным из звёздных скоплений являются Плеяды в созвездии Тельца. Невооруженным глазом в Плеядах можно различить 6-7 звезд, расположенных очень близко друг к другу. В телескоп их видно более сотни на небольшой площади. Это и есть одно изскоплений, в котором звезды образуют более или менее обособленную систему, связанную общим движением в пространстве. Диаметр этого звездного скопления около 50 световых лет. Но даже и при видимой тесноте звезд в этом скоплении они на самом деле достаточно далеки друг от друга. В этом же созвездии, окружая его главную - самую яркую - красноватую звезду Аль-дебаран, находится другое, более разбросанное звездное скопление - Гиады.

Некоторые звездные скопления в слабые телескопы имеют вид туманных, размытых пятнышек. В более сильные телескопы эти пятнышки, особенно к краям, распадаются на отдельные звезды. Большие телескопы дают возможность установить, что это особенно тесные звездные скопления, имеющие шаровидную форму. Поэтому подобные скопления получили название шаровых. Шаровых звездных скоплений сейчас известно больше сотни. Все они находятся очень далеко от нас. Каждое из них состоит из сотен тысяч звёзд.

Вопрос о том, что представляет собой мир звезд, по-видимому является одним из первых вопросов, с которым столкнулось человечество еще на заре цивилизации. Любой человек, созерцающий звездное небо, невольно связывает между собой наиболее яркие звезды в простейшие фигуры - квадраты, треугольники, кресты, становясь невольным создателем своей собственной карты звездного неба. Этот же путь прошли и наши предки, делившие звездное небо на четко различимые сочетания звезд, называемые созвездиями. В древних культурах мы находим упоминания о первых созвездиях, отождествляемых с символами богов или мифами, дошедшие до нас в форме поэтических названий - созвездие Ориона, созвездие Гончих псов, созвездие Андромеды и т.д. Эти названия как бы символизировали представления наших предков о вечности и неизменности мироздания, постоянстве и неизменности гармонии космоса.

Единственной физической величиной, которой можно ха-рактеризовать звезду и которую можно измерить, является ос-вещённость, создаваемая звездой на земной поверхности. Из оптики известно, что освещённость E, светимость звезды L и расстояние до звезды R связаны соотношением

E = L / 4πR 2 .

Освещённость, создаваемая самой яркой звездой Сириус на поверхности Земли, более чем в 10 10 раз превышает освещён-ность, создаваемую самой слабой наблюдаемой звездой, но при-мерно во столько же раз меньше освещённости, создаваемой Солнцем .

Зная расстояние до звезды, измерив создаваемую ею осве-щённость, можно определить одну из основных физических её характеристик — светимость. Оказалось, что светимости звёзд разбросаны в весьма широких пределах. Светимость большин-ства звёзд меньше солнечной (у самых маломощных в милли-он раз), у самых больших и ярких звёзд, называемых бе-лыми или голубыми сверхгигантами, в десятки тысяч раз больше.

Самые горячие звезды имеют температуру до 35 000 K. Максимум излучения у них лежит в далёкой ультрафиолето-вой области, и нам они кажутся голубыми. Звезды с темпера-турой 10 000 K белые, с температурой 6000 K жёлтые, с тем-пературой 3000—3500 K красные.

Таблица 1. Температура, спектр и цве-т некоторых звёзд

Темпера-тура, K	Основные линии в видимом спектре (химические элементы)	Цвет звезды	Представитель
		Голубовато-белый	Вега (α Лиры)
			Сириус (α Боль-шого Пса)
	Металлы, OH, TiO		Арктур (α Воло-паса)
	Металлы, OH, TiO	Темно-красный	R Зайца

Цвет звёзд

Внимательный наблю-датель сразу заметит, что яркие звезды имеют разный цвет. Так, Вега (α Лиры) голубовато-белая, Альдебаран (α Тельца) красновато-жёлтая, Сириус (α Большого Пса) белая, Антарес (α Скорпиона) красная, Солнце и Капелла (α Возничего) жёлтые. Мы не видим цвет у более слабых звёзд только из-за осо-бенностей нашего зрения. Цвет звезды обусловлен её темпера-турой, что непосредственно следует из закона Вина.

Энергия, испускаемая единицей поверх-ности звезды, определяется законом Стефана—Больцмана. Вся поверхность звезды равна 4πR 2 (R — радиус звезды). Поэтому светимость звезды определяется выражением

L = 4πR 2 σT .

Таким образом, если нам известны температура и свети-мость звезды, то мы можем вычислить и её радиус. Угловые размеры дисков звёзд намного меньше предельного угла для большинства существующих телескопов. Лишь используя са-мые большие телескопы и специальные способы наблюдений, удалось не только непосредственно измерить диаметры несколь-ких звёзд, но и получить изображения их дисков.

Полученные значения радиусов звёзд в целом совпадают с вычисленными по приведённой формуле светимости.

Массы звёзд лежат в очень узких пределах. Если светимости звёзд лежат в пределах от L ≈ 10 -4 L ☉ до L ≈ 10 4 L ☉ , радиусы — в пре-делах от 0,01R ☉ до 3 . 10 3 R ☉ , то массы звёзд лежат в пределах от 0,02M ☉ до 100M ☉ . Тело меньшей массы уже не является звездой, а большей не может существовать. Такая звезда не-устойчива и уже при возникновении либо сбросит избыточную массу, либо распадётся на две или несколько.

Таблица 2. Характеристики некоторых типичных звёзд

Название звезды		Светимость, в светимостях Солнца	Радиус, в радиусах Солнца	Темпера-тура, K	Плотность по отношению к плотности воды
Главная последовательность
ε Возничего
α Центавра
70 Змееносца
Гиганты
Альдебаран
Сверхгиганты
Белые карлики
40 Эридана				10 000 Материал с сайта
		2,7 . 10 -3

Звезды выбрасывают в открытый космос громадное количество , почти полностью представленной разными видами лучей. Суммарная энергия излучения светила, испускаемая за отрезок времени - это и есть светимость звезды. Показатель светимости очень важен для изучения светил, поскольку зависит от всех характеристик звезды.

Первое, что стоит отметить, говоря о светимости звезды - ее легко спутать с другими параметрами светила. Но в деле все очень просто - надо только знать, за что отвечает каждая характеристика.

Светимость звезды (L) отражает в первую очередь количество энергии, излучаемой звездой - и потому измеряется в ваттах, как и любая другая количественная характеристика энергии. Это объективная величина: она не меняется при перемещении наблюдателя. У этот параметр составляет 3,82 × 10 26 Вт. Показатель яркости нашего светила часто используется для измерения светимости других звезд, что куда удобнее для сопоставления - тогда он отмечается как L ☉ , (☉- это графический символ Солнца.)

Очевидно, что наиболее информативной и универсальной характеристикой среди вышеперечисленных является светимость. Так как этот параметр отображает интенсивность излучения звезды наиболее подробно, с его помощью можно узнать многие характеристики звезды - от размера и массы до интенсивности .

Светимость от А до Я

Источник излучения в звезде искать долго не приходится. Вся энергия, которая может покинуть светило, создается в процессе термоядерных реакций синтеза в . Атомы водорода, сливаясь под давлением гравитации в гелий, высвобождают громадное количество энергии. А в звездах помассивнее «горит» не только водород, но и гелий - порой даже более массивные элементы, вплоть до железа. Энергии тогда получается в разы больше.

Количество энергии, выделяемой во время ядерной реакции, напрямую зависит от - чем она больше, тем сильнее гравитация сжимает ядро светила, и тем больше водорода одновременно превращается в гелий. Но не одна ядерная энергия определяет светимость звезды - ведь ее надо еще излучать наружу.

И тут вступает в игру площадь излучения. Ее влияние в процессе передачи энергии очень велико, что легко проверяется даже в быту. Лампа накаливания, нить которой нагревается до 2800 °C, за 8 часов работы существенно не изменит температуру в помещении - а обычная батарея температурой в 50–80 °C сумеет прогреть комнату до ощутимой духоты. Разницу в эффективности обуславливают отличия в количестве поверхности, излучающей энергию.

Соотношение площади ядра звезды и ее часто бывает соизмеримо с пропорциями нити лампочки и батареи - поперечник ядра может составлять всего одну десятитысячную общего диаметра звезды. Таким образом, на светимость звезды серьезно влияет площадь ее излучающей поверхности - то есть поверхности самой звезды. Температура тут оказывается не столь существенной. Накал поверхности звезды на 40% меньше температуры фотосферы Солнца - но из-за больших размеров, ее светимость превышает солнечную в 150 раз.

Получается, в вычислениях светимости звезды роль размеров важнее и энергии ядра? На самом деле нет. Голубые гиганты с высокой светимостью и температурой обладают схожей светимостью с красными сверхгигантами, которые намного больше размерами. Кроме того, самая массивная и одна из наиболее горячих звезд, обладает самой высокой яркостью среди всех известных звезд. До открытия нового рекордсмена, это ставит точку в дискуссии о наиболее важном для светимости параметре.

Использование светимости в астрономии

Таким образом, светимость достаточно точно отражает как и энергию звезды, так и площадь ее поверхности - поэтому она задействована во многих классификационных диаграммах, используемых астрономами для сравнения звезд. Среди них стоить выделить диаграмму

Светимость звезды, сила света звезды, т. е. величина излучаемого звездой светового потока, заключённого в единичном телесном угле. Термин «светимость звезды» не соответствует термину «светимость» общей фотометрии. С. звезды может относиться как к какой-либо области спектра звезды (визуальная С. звезды, фотографическая С. звезды и т. п.), так и к суммарному её излучению (болометрическая С. звезды). С. звезды выражается обычно в единицах светимости Солнца, равной 3·1027 международных свечей, или 3,8·1033 эрг/сек . Светимости отдельных звёзд сильно отличаются друг от друга: существуют звёзды, болометрическая светимость которых достигает полумиллиона в единицах светимости Солнца (звёзды-сверхгиганты спектрального класса О), а также звёзды с болометрической светимостью, в сотни тысяч раз меньшей солнечной. Предполагают, что существуют звёзды с ещё более низкой светимостью. Наряду с массами, радиусами и поверхностными температурами звёзд, светимости являются важнейшими характеристиками звёзд. Связь между этими звёздными характеристиками рассматривается в теоретической астрофизике. С. звезды L связана с абсолютной звёздной величиной М зависимостью:

М = ‒ 2,5 lg L + 4,77.

См. также ст. Звёзды и лит. при ней.

• - Светимость звезды наз. критической, если соответствующая ей сила давления излучения на вещество звезды уравновешивает силу гравитац. притяжения...

  Физическая энциклопедия

• - в точке поверхности. одна из световых величин, отношение светового потока, исходящего от элемента поверхности, к площади этого элемента...

  Физическая энциклопедия

• - в астрономии полная энергия, излучаемая источником в единицу времени...

  Астрономический словарь

• - отношение светового потока, испускаемого светящейся поверхностью, к площади этой поверхности. Единица С. - люмен на кв. метр...

  Большой энциклопедический политехнический словарь

• - абсолютная яркость ЗВЕЗДЫ - количество энергии, излучаемой ее поверхностью в секунду. Выражается в ваттах или в единицах измерения яркости Солнца...

  Научно-технический энциклопедический словарь

• - 1) в астрономии - полное количество энергии, испускаемое космическим объектом в единицу времени. Иногда говорят о светимости в некотором диапазоне длин волн, например радиосветимость...

  Современная энциклопедия

• - отношение светового потока, испускаемого светящейся поверхностью, к площади этой поверхности - повърхностна плътност на светлинен поток - svítivost; intenzita osvětlení - Lichtausstrahlung; Oberflächenleuchtdichte - fajlagos fénykibocsátás...

  Строительный словарь

• - Ферсман, 1934, - схемы ассоциирующих или возможных к ассоциации хим. элементов, располагаемых по вертикальным и горизонтальным рядам, способных, с точки зрения законов изоморфизма замещать определенный элемент...

  Геологическая энциклопедия

• - I Свети́мость в точке поверхности, отношение светового потока, исходящего от малого элемента поверхности, который содержит данную точку, к площади этого элемента. Одна из световых величин...
• - сила света звезды, т. е. величина излучаемого звездой светового потока, заключённого в единичном телесном угле. Термин «светимость звезды» не соответствует термину «светимость» общей фотометрии...

  Большая Советская энциклопедия

• - звезды - мощность излучения...
• - величина полного светового потока, испускаемого единицей поверхности источника света. Измеряется в лм/м² ...

  Большой энциклопедический словарь

• - См....

  В.И. Даль. Пословицы русского народа

• - свети́мость ж. Отношение светового потока, испускаемого поверхностью источника света, к площади этой поверхности...

  Толковый словарь Ефремовой

• - свет"...

  Русский орфографический словарь

• - ...

  Формы слова

"Светимость звезды" в книгах

автора

«Помчат нас вперед от звезды до звезды…» Поэтыпесенники всегда были люди богатые, ущербные и обидчивые. Они знали, что настоящие стихотворцы, такие как Пастернак, Ахматова или Заболоцкий, к ним относятся без всякого уважения, считая их тексты не имеющими ничего общего с

«Помчат нас вперед от звезды до звезды…»

Из книги Жизнь и необычайные приключения писателя Войновича (рассказанные им самим) автора Войнович Владимир Николаевич

«Помчат нас вперед от звезды до звезды…» Не знаю, как сейчас, а тогда поэты-песенники были люди богатые, ущербные и обидчивые. Они знали, что настоящие стихотворцы, такие как Пастернак, Ахматова или Заболоцкий, к ним относятся без всякого уважения, считая их тексты не

«Помчат нас вперед от звезды до звезды...»

Из книги автора

«Помчат нас вперед от звезды до звезды...» Не знаю, как сейчас, а тогда поэты-песенники были люди богатые, ущербные и обидчивые. Они знали, что настоящие стихотворцы, такие как Пастернак, Ахматова или Заболоцкий, к ним относятся без всякого уважения, считая их тексты не

«Помчат нас вперед от звезды до звезды…»

Из книги Автопортрет: Роман моей жизни автора Войнович Владимир Николаевич

«Помчат нас вперед от звезды до звезды…» Поэты-песенники всегда были люди богатые, ущербные и обидчивые. Они знали, что настоящие стихотворцы, такие как Пастернак, Ахматова или Заболоцкий, к ним относятся без всякого уважения, считая их тексты не имеющими ничего общего с

Звезды. тайна падающей звезды

Из книги Практикум реального колдовства. Азбука ведьм автора Норд Николай Иванович

Звезды. тайна падающей звезды В народе существует поверье, что если загадать желание на падающую звезду и сделать это до того, как она погаснет, то в будущем году желание обязательно сбудется. Для этого надо еще до боя курантов в двенадцать часов в новогоднюю ночь

Глава 4. Светимость осознания

Из книги Огонь изнутри автора Кастанеда Карлос

Задание 12.1 Поиски светимости. Изучение ситуаций, когда теряем светимость

Из книги Сновиденный практикум Равенны. Ступень 1-2 автора Балабан Александр

Задание 12.1 Поиски светимости. Изучение ситуаций, когда теряем светимость Найдите гигантское сооружение и исследуйте его внутренние помещения. Особое внимание обратите на ситуацию, в которой вас попытаются «поймать». Ключевыми (архетипичными) элементами могут быть

Глава 4. Светимость осознания

Из книги Карлос Кастанеда, книги 1-11 (изд-во «София») автора Кастанеда Карлос

Глава 4. Светимость осознания Мы с доном Хуаном и доном Хенаро сидели за столом в доме дона Хенаро. Мы только что вернулись с окрестных гор, где собирали растения. Неожиданно дон Хуан сдвинул уровень моего осознания. Дон Хенаро, посмеиваясь, разглядывал меня. Он отметил, что

СВЕТИМОСТЬ

Из книги Астрономия автора Брейтот Джим

СВЕТИМОСТЬ Светимость звезды - это мера ее светового излучения, обычно выражаемая в ваттах или по отношению к светимости Солнца, составляющей 4 10 26 Вт. Таким образом звезда, светимость которой в 1 00 раз превосходит световое излучение Солнца, испускает свет с мощностью 4 ?

«Масса-светимость» диаграмма

Из книги Большая Советская Энциклопедия (МА) автора БСЭ

Светимость (в физике)

БСЭ

Светимость звезды

Из книги Большая Советская Энциклопедия (СВ) автора БСЭ

«Спектр - светимость» диаграмма

Из книги Большая Советская Энциклопедия (СП) автора БСЭ

4 Светимость осознания

Из книги Огонь изнутри автора Кастанеда Карлос

4 Светимость осознания Мы с доном Хуаном и доном Хенаро сидели за столом в доме дона Хенаро. Мы только что вернулись с окрестных гор, где собирали растения. Неожиданно дон Хуан сдвинул уровень моего осознания. Дон Хенаро, посмеиваясь, разглядывал меня. Он отметил, каким

Глава 7. Светимость

Из книги Простой путь к счастливой жизни. Дневник Души на планете Земля автора Усманова Ирина Александровна

Глава 7. Светимость Как уже было сказано, под термином «Светимость» я подразумеваю некую интегральную характеристику, с помощью которой, с моей точки зрения, можно определить присутствие в энерго-информационной структуре человека высокочастотных энергий, свойство