Sjaj zvijezde u usporedbi sa Suncem. Boja, temperatura i sastav zvijezda

57.Apsolutna magnituda i sjaj zvijezda.

Apsolutna magnituda (M) definirana je kao prividna veličina objekta ako se nalazi 10 parseka od promatrača. Apsolutna bolometrijska magnituda Sunca je +4,7.

Ako su prividna magnituda i udaljenost do objekta poznati, apsolutna magnituda može se izračunati pomoću formule:

gdje je d0 = 10 pc ≈ 32,616 svjetlosnih godina

Prema tome, ako su poznate prividna i apsolutna veličina, udaljenost se može izračunati pomoću formule

Apsolutna veličina je povezana sa luminoznošću sljedećim odnosom:

gdje je i sjaj i apsolutna magnituda Sunca. Obično = 1

58. Hertzsprung-Russell dijagram spektar-luminoznost

Na samom početku 20.st. Danski astronom Hertzsprung i, nešto kasnije, američki astrofizičar Russell utvrdili su postojanje veze između vrste spektra i sjaja zvijezda. Ova ovisnost ilustrirana je grafikonom na čijoj je jednoj osi ucrtan spektralni tip, a na drugoj - apsolutna veličina. Takav graf se naziva dijagram spektar-luminoznost ili Hertzsprung-Russell dijagram.

Položaj svake zvijezde u jednoj ili drugoj točki na dijagramu određen je njezinom fizičkom prirodom i stupnjem evolucije. Sjaj omogućuje identificiranje različitih skupina zvijezda koje objedinjuju zajednička fizikalna svojstva, te utvrđivanje odnosa između nekih njihovih fizičkih karakteristika, a također pomaže u rješavanju niza drugih problema. Gornji dio dijagrama odgovara zvijezdama visokog sjaja. Donji dio dijagrama zauzimaju zvijezde slabog sjaja. Lijeva strana dijagrama sadrži vruće zvijezde, a desna hladnije zvijezde.

Na vrhu dijagrama nalaze se zvijezde s najvećim sjajem, one koje se odlikuju visokim sjajem. Zvijezde u donjoj polovici dijagrama imaju slab sjaj i zovu se patuljci. Dijagonala s najviše zvjezdica, koja ide od lijeva prema dolje prema desno, naziva se glavni niz. Duž njega su smještene zvijezde, od najtoplije (na vrhu) do najhladnije (na dnu).

Zvijezde su na Hertzsprung-Russell dijagramu raspoređene vrlo neravnomjerno, što odgovara postojanju određenog odnosa između sjaja i temperatura zvijezda. Najjasnije je izražen kod zvijezda glavnog niza. No, na njemu je moguće identificirati niz drugih sekvenci koje imaju znatno veću disperziju od glavne. Ovo sugerira da neke specifične skupine zvijezda imaju individualnu ovisnost.

Razmatrani nizovi nazivaju se klasama sjaja i označavaju se rimskim brojevima od I do VII, koji se nalaze iza naziva spektralne klase. Ispostavilo se da potpuna klasifikacija zvijezda ovisi o dva parametra: temperaturi i sjaju. Sunce spada u razred sjaja V i njegova oznaka spektra je G2V. Ova trenutno prihvaćena klasifikacija zvijezda naziva se ICC (Morgana, Kinana, Kelman).

I klasa sjaja - superdivovi; Ove zvijezde zauzimaju gornji dio dijagrama spektar-luminoznost i podijeljene su u nekoliko nizova.

Klasa luminoznosti II - svijetli divovi.

Klasa svjetline III - divovi.

Klasa luminoznosti IV - subgiganti. Posljednje tri klase nalaze se na dijagramu između područja supergiganta i glavne sekvence.

Klasa sjaja V - zvijezde glavnog niza.

VI klasa svjetline - svijetli subpatuljasti. Oni tvore niz koji prolazi ispod glavnog za oko jednu veličinu, počevši od klase A0 udesno.

Klasa osvjetljenja VII. Bijeli patuljci. Imaju vrlo nisku svjetlost i zauzimaju donji dio dijagrama.

Pripadnost zvijezde određenom razredu sjaja utvrđuje se na temelju posebnih dodatnih značajki spektralne klasifikacije

Vizualno, zvijezde promatraču na Zemlji izgledaju drugačije: neke sjaje jače, druge slabije.

Međutim, to još ne ukazuje na pravu snagu njihova zračenja, budući da su zvijezde na različitim udaljenostima.

Na primjer, plavi Rigel iz zviježđa Orion ima vidljivu magnitudu od 0,11, a najsvjetliji Sirius, koji se nalazi u blizini na nebu, ima vidljivu magnitudu od minus 1,5.

Međutim, Rigel emitira 2200 puta više vidljive energije od Siriusa, a djeluje slabije samo zato što je 90 puta dalje od nas od Siriusa.

Dakle, sama prividna magnituda ne može biti karakteristika zvijezde, jer ovisi o udaljenosti.

Prava karakteristika snage zračenja zvijezde je njezin sjaj, tj. ukupna energija koju zvijezda emitira u jedinici vremena.

Svjetlost u astronomiji, ukupna energija koju emitira astronomski objekt (planet, zvijezda, galaksija itd.) u jedinici vremena. Mjereno u apsolutnim jedinicama: vati (W) - u Međunarodnom sustavu jedinica SI; erg/s – u GHS sustavu (centimetar-gram-sekunda); ili u jedinicama sunčevog luminoziteta (sunčev luminozitet L s = 3,86·10 33 erg/s ili 3,8·10 26 W).

Svjetlost ne ovisi o udaljenosti do objekta; o njoj ovisi samo prividna magnituda.

Sjaj je jedna od najvažnijih zvjezdanih karakteristika, koja omogućuje usporedbu različitih tipova zvijezda međusobno na dijagramima "spektar - sjaj" i "masa - sjaj".

gdje je R polumjer zvijezde, T temperatura njezine površine, σ Stefan-Boltzmannova konstanta.

Sjaj zvijezda, treba napomenuti, vrlo je različit: postoje zvijezde čiji je sjaj 500.000 puta veći od Sunca, a postoje i patuljaste zvijezde čiji je sjaj približno toliko manji.

Sjaj zvijezde može se mjeriti u fizičkim jedinicama (recimo vatima), ali astronomi češće izražavaju sjaj zvijezda u jedinicama sunčevog sjaja.

Također možete izraziti pravi sjaj zvijezde pomoću apsolutna veličina.

Zamislimo da smo sve zvijezde postavili jednu pored druge i da ih gledamo s iste udaljenosti. Tada prividna magnituda više neće ovisiti o udaljenosti i bit će određena samo sjajem.

Standardna udaljenost je 10 ps (parsek).

Prividna magnituda (m) koju bi zvijezda imala na toj udaljenosti zove se apsolutna magnituda (M).

Dakle, apsolutna magnituda je kvantitativna karakteristika luminoznosti objekta, jednaka magnitudi koju bi objekt imao na standardnoj udaljenosti od 10 parseka.

Budući da je osvjetljenje obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti, onda

gdje je E osvjetljenje koje stvara zvijezda koja je r parseka udaljena od Zemlje; E 0 - osvjetljenje od iste zvijezde sa standardne udaljenosti r 0 (10 kom).

Koristeći Pogsonovu formulu, dobivamo:

m – M = -2,5lg(E/E 0) = -2,5lg(r 0 /r) 2 = -5lgr 0 + 5lgr.

iz čega slijedi

M = m + 5lgr 0 - 5lgr.

Za r 0 = 10 kom

M = m + 5 - 5lgr. (1)

Ako u (1) r = r 0 = 10 kom, To M = m– po definiciji apsolutne veličine.

Razlika između vidljive (m) i apsolutne (M) veličine naziva se modul udaljenosti

m - M = 5 lgr - 5 .

Dok M ovisi samo o vlastitom sjaju zvijezde, m također ovisi o udaljenosti r (u ps) do nje.

Na primjer, izračunajmo apsolutnu magnitudu jedne od nama najsjajnijih i najbližih zvijezda - Centauri.

Njegova prividna magnituda je -0,1, udaljenost mu je 1,33 ps. Zamjenom ovih vrijednosti u formulu (1), dobivamo: M = -0,1 + 5 - 5lg1,33 = 4,3.

To jest, apsolutna magnituda Centaura je blizu apsolutne magnitude Sunca, jednaka 4,8.

Treba uzeti u obzir i apsorpciju svjetlosti zvijezda od strane međuzvjezdanog medija. Ova apsorpcija slabi sjaj zvijezde i povećava prividnu magnitudu m.

U ovom slučaju: m = M - 5 + 5lgr + A(r), gdje izraz A(r) uzima u obzir međuzvjezdanu apsorpciju.

Svjetlost
Prividne i apsolutne veličine
Wikipedia

Sjaj zvijezde E, određen njezinom prividnom magnitudom, obrnuto je proporcionalan kvadratu udaljenosti do nje. Da bismo saznali stvarno zračenje zvijezde, potrebno je eliminirati utjecaj njezine udaljenosti. Dogovorimo se da apsolutnim sjajem nazovemo onaj koji bi zvijezda imala da se nalazi na udaljenosti od 10 parseka od promatrača (1 parsek svjetlosne godine km). Tada je formula valjana

u kojoj je udaljenost izražena u parsecima.

Prividna magnituda također ovisi o udaljenosti. Magnituda koju bi zvijezda imala da se nalazi na udaljenosti od 10 parseka od promatrača naziva se apsolutna magnituda i označava se slovom M. Primjenom formula (1) i (5) dobivamo

odakle, uzimajući logaritme i transformirajući, nalazimo

Pomoću ove formule, znajući prividnu veličinu i udaljenost, izračunava se apsolutna veličina M.

Sjaj zvijezde je omjer intenziteta njezine svjetlosti i intenziteta Sunca, koji se stoga uzima kao jedinica. Ako označimo apsolutnu magnitudu Sunca, tada se sjaj zvijezde L izračunava po formuli

Budući da je u zrakama V apsolutna magnituda Sunca jednaka, posljednja formula dobiva numerički izraz

Poznavajući luminozitet zvijezde, možemo izračunati njen radijus, pod pretpostavkom da ima sferni oblik i da disk zvijezde ima jednak sjaj i u središtu i na rubu. Površina diska je jednaka, tj. s obzirom da svaki kvadratni metar emitira I džula energije zračenja u sekundi, dobivamo energiju koju emitira disk zvijezde. Slično, energija koju emitira solarni disk je Podijelivši prvi izraz s drugim, dobivamo sjaj zvijezde

Iz teorije toplinskog zračenja poznato je da

i stoga

Temperatura T uključena u ovu formulu malo se razlikuje od temperature određene indeksom boje, ali to se može zanemariti i tada će radijus zvijezde biti

Svjetlost

Dugo su vremena astronomi vjerovali da je razlika u prividnom sjaju zvijezda povezana samo s udaljenosti do njih: što je zvijezda udaljenija, to bi trebala izgledati manje sjajna. Ali kada su udaljenosti do zvijezda postale poznate, astronomi su otkrili da ponekad udaljenije zvijezde imaju veći prividni sjaj. To znači da prividni sjaj zvijezda ne ovisi samo o njihovoj udaljenosti, već i o stvarnoj snazi ​​njihove svjetlosti, odnosno o njihovom sjaju. Sjaj zvijezde ovisi o veličini površine zvijezde i njezinoj temperaturi. Sjaj zvijezde izražava njen pravi intenzitet svjetlosti u usporedbi sa jakošću svjetlosti Sunca. Na primjer, kada kažu da je luminozitet Sirijusa 17, to znači da je pravi intenzitet njegove svjetlosti 17 puta veći od intenziteta Sunca.

Utvrđujući luminozitet zvijezda, astronomi su ustanovili da su mnoge zvijezde tisuće puta svjetlije od Sunca, primjerice, luminozitet Deneba (alfa Labuda) iznosi 9400. Među zvijezdama ima i onih koje emitiraju stotine tisuća puta više svjetlost od Sunca. Primjer je zvijezda simbolizirana slovom S u zviježđu Dorado. Sja 1.000.000 puta jače od Sunca. Druge zvijezde imaju isti ili gotovo isti sjaj kao naše Sunce, na primjer, Altair (Alpha Aquila) -8. Postoje zvijezde čiji se sjaj izražava u tisućinkama, odnosno njihov je intenzitet sjaja stotinama puta manji od Sunčevog.

Boja, temperatura i sastav zvijezda

Zvijezde imaju različite boje. Na primjer, Vega i Deneb su bijele, Capella žućkaste, a Betelgeuse crvenkaste boje. Što je niža temperatura zvijezde, ona je crvenija. Temperatura bijelih zvijezda doseže 30.000, pa čak i 100.000 stupnjeva; temperatura žutih zvijezda je oko 6000 stupnjeva, a temperatura crvenih zvijezda je 3000 stupnjeva i niže.

Zvijezde se sastoje od vrućih plinovitih tvari: vodika, helija, željeza, natrija, ugljika, kisika i drugih.

Skup zvijezda

Zvijezde u ogromnom prostoru Galaksije raspoređene su prilično ravnomjerno. Ali neki od njih se ipak nakupljaju na određenim mjestima. Naravno, i tamo su udaljenosti između zvijezda još uvijek vrlo velike. Ali zbog golemih udaljenosti, tako bliske zvijezde izgledaju poput zvjezdanog skupa. Zato se tako i zovu. Najpoznatiji od zvjezdanih skupova su Plejade u zviježđu Bika. U Plejadama se golim okom može razlikovati 6-7 zvijezda, smještenih vrlo blizu jedna drugoj. Kroz teleskop ih se na malom prostoru vidi više od stotinu. Ovo je jedan od klastera u kojem zvijezde tvore više ili manje izoliran sustav, povezan zajedničkim kretanjem u prostoru. Promjer ovog zvjezdanog skupa je oko 50 svjetlosnih godina. Ali čak i uz prividnu blizinu zvijezda u ovom klasteru, one su zapravo dosta udaljene jedna od druge. U istoj konstelaciji, koja okružuje svoju glavnu - najsjajniju - crvenkastu zvijezdu Al-debaran, nalazi se još jedan, raštrkaniji zvjezdani skup - Hijade.

Neki skupovi zvijezda izgledaju kao maglovite, mutne mrlje u slabim teleskopima. U jačim teleskopima te se točke, osobito prema rubovima, raspadaju na pojedinačne zvijezde. Veliki teleskopi omogućuju utvrđivanje da su to posebno bliski zvjezdani skupovi sferičnog oblika. Stoga se takve nakupine nazivaju kuglastim. Sada je poznato više od stotinu kuglastih zvjezdanih jata. Svi su oni jako daleko od nas. Svaki od njih sastoji se od stotina tisuća zvijezda.

Pitanje što je svijet zvijezda očito je jedno od prvih pitanja s kojima se čovječanstvo suočilo od osvita civilizacije. Svatko tko razmišlja o zvjezdanom nebu nehotice povezuje najsjajnije zvijezde jedna s drugom u najjednostavnije oblike - kvadrate, trokute, križeve, postajući nehotični kreator vlastite karte zvjezdanog neba. Naši su preci slijedili isti put, dijeleći zvjezdano nebo na jasno prepoznatljive kombinacije zvijezda koje nazivamo zviježđima. U drevnim kulturama nalazimo reference na prva zviježđa, poistovjećena sa simbolima bogova ili mitovima, koja su do nas došla u obliku pjesničkih naziva - zviježđe Oriona, zviježđe Canes Venatici, zviježđe Andromede, itd. Činilo se da ta imena simboliziraju ideje naših predaka o vječnosti i nepromjenjivosti svemira, postojanosti i nepromjenjivosti sklada kozmosa.

Zračenje emitirano s malog područja svjetleće površine jedinice površine. Jednak je omjeru svjetlosnog toka koji izlazi iz male površine koja se razmatra u odnosu na površinu ovog područja:

gdje je dΦ svjetlosni tok koji emitira površina površine d S. Svjetlina se mjeri u lm/m². 1 lm/m² je osvijetljenost površine površine 1 m 2 koja emitira svjetlosni tok jednak 1 lm.

Svjetlost ne ovisi o udaljenosti do objekta; o njoj ovisi samo prividna magnituda. Sjaj je jedna od najvažnijih zvjezdanih karakteristika, koja omogućuje usporedbu različitih tipova zvijezda međusobno na dijagramima "spektar - sjaj" i "masa - sjaj". Sjaj zvijezde može se izračunati pomoću formule:

Gdje R- radijus zvijezde, T je temperatura njegove površine, σ je Stefan-Boltzmannov koeficijent.

Svjetlost sudarača

U eksperimentalnoj fizici elementarnih čestica osvijetljenost naziva se parametar akceleratora ili sudarača, koji karakterizira intenzitet sudara čestica dva sudarajuća snopa, odnosno čestica snopa s česticama nepomične mete. Osvijetljenost L mjeri se u cm−2 s−1. Kada se presjek reakcije pomnoži s luminoznošću, dobije se prosječna učestalost tog procesa na određenom sudaraču.

Bilješke

Zaklada Wikimedia. 2010.

• Suradnja
• Kompozitni materijal

Pogledajte što je "Luminosity" u drugim rječnicima:

SVJETLOST- na točki na površini. jedna od svjetlosnih količina, omjer svjetlosnog toka koji izlazi iz površinskog elementa i površine ovog elementa. Jedinica C. (SI) lumen po kvadratnom metru (lm/m2). Slična vrijednost u energetskom sustavu. količine se nazivaju ... ... Fizička enciklopedija

osvijetljenost- Omjer svjetlosnog toka koji emitira svjetlosna površina u odnosu na površinu ove površine [Terminološki rječnik gradnje na 12 jezika (VNIIIS Gosstroy SSSR)] svjetlina (Mν) Fizička veličina određena omjerom... ... Vodič za tehničke prevoditelje

SVJETLOST- LUMINOZITET, apsolutni sjaj ZVIJEZDE, količina energije koju njena površina emitira u sekundi. Izraženo u vatima (džulima po sekundi) ili jedinicama sunčevog sjaja. Bolometrijski luminozitet mjeri ukupnu snagu svjetla zvijezde po... ... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

SVJETLOST- LUMINOZITET, 1) u astronomiji, ukupna količina energije koju emitira svemirsko tijelo u jedinici vremena. Ponekad govorimo o luminoznosti u određenom rasponu valnih duljina, na primjer radio luminoznosti. Obično se mjeri u erg/s, W ili jedinicama... ... Moderna enciklopedija

SVJETLOST- snaga zračenja zvijezda. Obično se izražava u jedinicama koje su jednake sunčevoj svjetlosti L? = 3,86?1026 W...

SVJETLOST- vrijednost ukupnog svjetlosnog toka koji emitira jedinica površine izvora svjetlosti. Mjereno u lm/m² (u SI) ... Veliki enciklopedijski rječnik

SVJETLOST- (svjetlost) fizikalni. vrijednost jednaka omjeru svjetlosti (cm.) F koju emitira svjetleća površina prema površini S te površine: R = F/S U SI se izražava u (cm.) po kvadratnom metru (lm/m2) ... Velika politehnička enciklopedija

Svjetlost- I Svjetlost u točki na površini, omjer svjetlosnog toka (vidi Svjetlosni tok) koji proizlazi iz malog površinskog elementa koji sadrži određenu točku i površine ovog elementa. Jedna od svjetlosnih veličina (vidi Svjetlosne količine).... ... Velika sovjetska enciklopedija

osvijetljenost- I; i. Astron. Svjetlosni tok koji emitira jedinica površine izvora svjetlosti. C. zvijezde (omjer svjetlosne jakosti zvijezde i svjetlosne jakosti Sunca). S. noćno nebo (sjaj atoma i molekula zraka u visokim slojevima atmosfere). * * * svjetlina I… … enciklopedijski rječnik

Svjetlost- u astronomiji, ukupna energija koju emitira izvor u jedinici vremena (u apsolutnim jedinicama ili u jedinicama sunčevog luminoziteta; sunčev luminozitet = 3,86·1033 erg/s). Ponekad ne govore o punom S., već o S. u određenom rasponu valnih duljina. Na primjer, u ... ... Astronomski rječnik

knjige

• ASTROFIZIKA SA GLEDIŠTA FIZIKE, B.V. Vasiljev. Moderna astrofizička zajednica temelji istraživanja fizike zvijezda na principu njihove unutarnje dosljednosti i dosljednosti s osnovnim odredbama prethodno akumuliranih teorija i...