A csillag fényessége a Naphoz képest. A csillagok színe, hőmérséklete és összetétele

57. A csillagok abszolút nagysága és fényessége.

Az abszolút magnitúdó (M) egy objektum látszólagos nagysága, ha az a megfigyelőtől 10 parszeknyire található. A Nap abszolút bolometrikus magnitúdója +4,7.

Ha ismert a látszólagos nagyság és az objektum távolsága, akkor az abszolút nagyság a következő képlettel számítható ki:

ahol d0 = 10 db ≈ 32,616 fényév

Ennek megfelelően, ha a látszólagos és az abszolút nagyság ismert, a távolság kiszámítható a képlet segítségével

Az abszolút nagyság a fényerővel függ össze a következő összefüggéssel:

hol és a Nap fényessége és abszolút nagysága. Általában = 1

58. Hertzsprung-Russell spektrum-fényesség diagram

A 20. század legelején. Hertzsprung dán csillagász, majd valamivel később Russell amerikai asztrofizikus megállapította, hogy kapcsolat van a spektrum típusa és a csillagok fényessége között. Ezt a függőséget egy grafikon szemlélteti, amelynek egyik tengelyén a spektrális osztályt ábrázolják, a másikon pedig az abszolút nagyságot. Az ilyen gráfot spektrum-fényesség diagramnak vagy Hertzsprung-Russell diagramnak nevezzük.

Az egyes csillagok helyzetét a diagram egyik vagy másik pontján fizikai természetük és fejlődési szakaszuk határozza meg. A fényesség lehetővé teszi a különböző csillagcsoportok azonosítását, amelyeket közös fizikai tulajdonságok egyesítenek, és bizonyos fizikai jellemzőik közötti kapcsolat megállapítását, valamint számos egyéb probléma megoldását is segíti. A diagram felső része a nagy fényerejű csillagoknak felel meg. A diagram alsó részét alacsony fényerejű csillagok foglalják el. A diagram bal oldalán a forró csillagok, a jobb oldalon pedig a hidegebb csillagok találhatók.

A diagram tetején a legfényesebb csillagok láthatók, a nagy fényerejűek. A diagram alsó felében lévő csillagok fényereje alacsony, és törpének nevezik őket. A legcsillagokban gazdagabb, balról lefelé haladó átlót fősorozatnak nevezzük. A csillagok ennek mentén helyezkednek el, a legmelegebbtől (felül) a leghidegebbig (alul).

A csillagok nagyon egyenetlenül oszlanak el a Hertzsprung-Russell diagramon, ami megfelel a csillagok fényereje és hőmérséklete közötti bizonyos kapcsolat meglétének. A legvilágosabban a fősorozat csillagaira fejeződik ki. Azonban számos más szekvenciát is azonosíthatunk rajta, amelyek szignifikánsan nagyobb szóródással rendelkeznek, mint a fő. Ez arra utal, hogy egyes csillagcsoportok egyéni függőséggel rendelkeznek.

A vizsgált sorozatokat fényességosztályoknak nevezzük, és római számokkal jelöljük őket I-től VII-ig, a spektrális osztály neve után elhelyezve. A csillagok teljes osztályozása két paramétertől függ: a hőmérséklettől és a fényerőtől. A Nap az V. fényességi osztályba tartozik, spektruma G2V. Ezt a jelenleg elfogadott csillagosztályozást ICC-nek (Morgana, Kinana, Kelman) nevezik.

I. fényességi osztály - szuperóriások; Ezek a csillagok a spektrum-fényesség diagram felső részét foglalják el, és több sorozatra vannak felosztva.

II. fényességi osztály - fényes óriások.

III. fényességi osztály - óriások.

IV. fényességi osztály - óriások. Az utolsó három osztály a szuperóriás régió és a fő szekvencia közötti diagramon található.

V fényerősség osztály - fősorozat csillagok.

VI. fényességi osztály - fényes szubtörpék. Körülbelül egy magnitúdóval a fő alatt haladó sorozatot alkotnak, az A0 osztálytól jobbra indulva.

Fényerősség osztály VII. Fehér törpék. Nagyon alacsony fényerővel rendelkeznek, és a diagram alsó részét foglalják el.

A csillag adott fényességi osztályba való besorolása a spektrális osztályozás speciális kiegészítő jellemzői alapján történik

Vizuálisan a csillagok másképp néznek ki egy földi megfigyelő számára: egyesek fényesebben, mások halványabban ragyognak.

Ez azonban még nem jelzi sugárzásuk valódi erejét, mivel a csillagok különböző távolságra vannak.

Például az Orion csillagképből származó kék Rigel látható magnitúdója 0,11, és a legfényesebb Szíriusz, amely a közelben található az égen, látható magnitúdója mínusz 1,5.

A Rigel azonban 2200-szor több látható energiát bocsát ki, mint a Sirius, és csak azért tűnik halványabbnak, mert 90-szer távolabb van tőlünk, mint a Sirius.

Így maga a látszólagos magnitúdó nem lehet a csillag jellemzője, mivel a távolságtól függ.

A csillag sugárzási erejének igazi jellemzője a fényessége, vagyis az egységnyi idő alatt kibocsátott teljes energia.

Fényesség a csillagászatban egy csillagászati ​​objektum (bolygó, csillag, galaxis stb.) egységnyi idő alatt kibocsátott teljes energia. Abszolút mértékegységben mérve: watt (W) - az SI nemzetközi mértékegységrendszerben; erg/s – a GHS rendszerben (centiméter-gramm-másodperc); vagy a szoláris fényerő egységeiben (napfényfény L s = 3,86·10 33 erg/s vagy 3,8·10 26 W).

A fényerő nem függ a tárgy távolságától, csak a látszólagos nagyság függ tőle.

A fényesség az egyik legfontosabb csillagjellemző, amely lehetővé teszi a különböző típusú csillagok összehasonlítását a „spektrum-fényesség” és „tömeg-fényesség” diagramokon.

ahol R a csillag sugara, T a felszínének hőmérséklete, σ a Stefan-Boltzmann állandó.

Meg kell jegyezni, hogy a csillagok fényereje nagyon eltérő: vannak csillagok, amelyek fényereje 500 000-szer nagyobb, mint a Napé, és vannak törpecsillagok, amelyek fényereje körülbelül ugyanennyivel kisebb.

Egy csillag fényereje mérhető fizikai egységekben (mondjuk wattban), de a csillagászok gyakrabban fejezik ki a csillagok fényességét a napfény fényerejének egységeiben.

A csillagok valódi fényességét a segítségével is kifejezheti abszolút nagyságrendű.

Képzeljük el, hogy az összes csillagot egymás mellé helyeztük, és azonos távolságból nézzük őket. Ekkor a látszólagos nagyság már nem a távolságtól függ, és csak a fényerő határozza meg.

A szabványos távolság 10 ps (parsec).

Abszolút magnitúdónak (M) nevezzük azt a látszólagos magnitúdót (m), amellyel egy csillag ilyen távolságban lenne.

Így az abszolút magnitúdó egy objektum fényességének mennyiségi jellemzője, amely megegyezik azzal a magnitúdóval, amely az objektumnak 10 parszek szabványos távolságban lenne.

Mivel a megvilágítás fordítottan arányos a távolság négyzetével, akkor

ahol E a Földtől r parszek távolságra lévő csillag által létrehozott megvilágítás; E 0 - megvilágítás ugyanabból a csillagból szabványos távolságból r 0 (10 db).

A Pogson-képletet használva a következőket kapjuk:

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

ez azt jelenti

M = m + 5lgr 0-5lgr.

Mert r 0 = 10 db

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

Ha az (1) r = r 0 = 10 db, Azt M = m– az abszolút nagyság meghatározása szerint.

A látható (m) és abszolút (M) nagyság közötti különbséget távolságmodulnak nevezzük

m - M = 5 lgr - 5 .

Míg M csak a csillag saját fényességétől függ, m az r távolságtól (ps-ben) is függ.

Például számítsuk ki az egyik legfényesebb és hozzánk legközelebbi csillag - a Centauri - abszolút magnitúdóját.

Látható magnitúdója -0,1, távolsága 1,33 ps. Ezeket az értékeket az (1) képletbe behelyettesítve a következőket kapjuk: M = -0,1 + 5 - 5 1,33 = 4,3.

Vagyis a Centauri abszolút magnitúdója közel van a Nap abszolút magnitúdójához, ami 4,8.

Figyelembe kell venni a csillagok fényének a csillagközi közeg általi elnyelését is. Ez az abszorpció gyengíti a csillag fényességét és növeli a látszólagos m magnitúdót.

Ebben az esetben: m = M - 5 + 5lgr + A(r), ahol az A(r) kifejezés figyelembe veszi a csillagközi abszorpciót.

Fényesség
Látszólagos és abszolút nagyságok
Wikipédia

Egy csillag E fényessége, amelyet a látszólagos magnitúdója határoz meg, fordítottan arányos a hozzá való távolság négyzetével. Egy csillag tényleges sugárzásának megtudásához ki kell zárni a távolság befolyását. Abszolút fényességnek nevezzük azt, amely a csillagnak akkor lenne, ha 10 parszek távolságra lenne a megfigyelőtől (1 parszek fényév km). Akkor érvényes a képlet

amelyben a távolságot parszekben fejezzük ki.

A látszólagos nagyság a távolságtól is függ. Azt a magnitúdót, amellyel a csillag 10 parszek távolságra lenne a megfigyelőtől, abszolút magnitúdónak nevezzük, és M betűvel jelöljük. Az (1) és (5) képleteket alkalmazva megkapjuk

ahonnan logaritmusokat véve és átalakítva azt találjuk

Ezzel a képlettel, a látszólagos nagyság és távolság ismeretében, kiszámítjuk az M abszolút nagyságot.

Egy csillag fényereje a fénye intenzitásának a Nap intenzitásához viszonyított aránya, amely így egységnek tekinthető. Ha a Nap abszolút magnitúdóját jelöljük, akkor az L csillag fényességét a képlet segítségével számítjuk ki

Mivel a V sugaraiban a Nap abszolút magnitúdója egyenlő, az utolsó képlet numerikus kifejezést kap

Egy csillag fényességének ismeretében kiszámíthatjuk a sugarát, feltételezve, hogy gömb alakú, és a csillag korongja középen és szélén is azonos fényerővel rendelkezik. A korong területe egyenlő, ha a korong fényességét I-vel jelöljük, azaz figyelembe véve, hogy minden négyzetméter másodpercenként I joule sugárzási energiát bocsát ki, megkapjuk a csillag korongja által kibocsátott energiát. Hasonlóképpen a napkorong által kibocsátott energia az első kifejezést elosztva a másodikkal, megkapjuk a csillag fényességét

A hősugárzás elméletéből ismert, hogy

és ezért

A képletben szereplő T hőmérséklet némileg eltér a színindex által meghatározott hőmérséklettől, de ez figyelmen kívül hagyható, és akkor a csillag sugara

Fényesség

A csillagászok sokáig úgy gondolták, hogy a csillagok látszólagos fényességének különbsége csak a távolsággal függ össze: minél távolabb van a csillag, annál kevésbé fényesnek kell megjelennie. Ám amikor a csillagok távolsága ismertté vált, a csillagászok felfedezték, hogy néha a távolabbi csillagok nagyobb látható fényességgel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy a csillagok látszólagos fényessége nemcsak a távolságuktól függ, hanem a fényük tényleges erősségétől, vagyis a fényességüktől is. Egy csillag fényereje a csillagok felületének méretétől és hőmérsékletétől függ. A csillag fényereje kifejezi valódi fényerejét a Nap fényerősségéhez képest. Például, amikor azt mondják, hogy a Szíriusz fényereje 17, ez azt jelenti, hogy a fényének valódi intenzitása 17-szer nagyobb, mint a Napé.

A csillagok fényességének meghatározásával a csillagászok azt találták, hogy sok csillag több ezerszer fényesebb a Napnál, például a Deneb (alpha Cygnus) fényessége 9400. A csillagok között vannak olyanok, amelyek több százezerszer többet bocsátanak ki. fény, mint a Nap. Példa erre a Dorado csillagképben az S betűvel jelképezett csillag. 1 000 000-szer fényesebben ragyog, mint a Nap. Más csillagok ugyanolyan vagy majdnem ugyanolyan fényerővel rendelkeznek, mint a mi Napunk, például az Altair (Alpha Aquila) -8. Vannak csillagok, amelyek fényereje ezredrészben van kifejezve, vagyis fényerősségük több százszor kisebb, mint a Napé.

A csillagok színe, hőmérséklete és összetétele

A csillagok különböző színűek. Például a Vega és a Deneb fehér, a Capella sárgás, a Betelgeuse pedig vöröses. Minél alacsonyabb egy csillag hőmérséklete, annál vörösebb. A fehér csillagok hőmérséklete eléri a 30 000, sőt a 100 000 fokot is; a sárga csillagok hőmérséklete körülbelül 6000 fok, a vörös csillagoké pedig 3000 fok és az alatti.

A csillagok forró gáznemű anyagokból állnak: hidrogén, hélium, vas, nátrium, szén, oxigén és mások.

Csillaghalmaz

A csillagok a Galaxis hatalmas terében meglehetősen egyenletesen oszlanak el. De néhányuk bizonyos helyeken még felhalmozódik. Természetesen még ott is nagyon nagyok a távolságok a csillagok között. De a gigantikus távolságok miatt az ilyen közeli csillagok csillaghalmaznak tűnnek. Ezért hívják így. A csillaghalmazok közül a leghíresebb a Plejádok a Bika csillagképben. Szabad szemmel 6-7 csillagot lehet megkülönböztetni a Plejádokon, amelyek nagyon közel helyezkednek el egymáshoz. Egy távcsövön keresztül kis területen több mint száz látható belőlük. Ez az egyik olyan halmaz, amelyben a csillagok többé-kevésbé elszigetelt rendszert alkotnak, amelyeket közös térbeli mozgás köt össze. Ennek a csillaghalmaznak az átmérője körülbelül 50 fényév. De még az ebben a halmazban lévő csillagok látszólagos közelsége ellenére is meglehetősen távol vannak egymástól. Ugyanebben a csillagképben, a fő - a legfényesebb - vöröses Al-debaran csillag körül van egy másik, szétszórtabb csillaghalmaz - a Hiádok.

Egyes csillaghalmazok homályos, elmosódott foltokként jelennek meg gyenge teleszkópokban. Az erősebb teleszkópokban ezek a foltok, különösen a szélek felé, egyes csillagokra bomlanak fel. A nagy teleszkópok lehetővé teszik annak megállapítását, hogy ezek különösen közeli, gömb alakú csillaghalmazok. Ezért az ilyen klasztereket gömbölyűnek nevezik. Ma már több mint száz gömb alakú csillaghalmazt ismerünk. Mindegyik nagyon távol van tőlünk. Mindegyik több százezer csillagból áll.

Az a kérdés, hogy mi a csillagok világa, nyilvánvalóan az egyik első kérdés, amellyel az emberiség szembesült a civilizáció hajnala óta. Bárki, aki a csillagos eget szemléli, önkéntelenül összekapcsolja a legfényesebb csillagokat egymással a legegyszerűbb formákká - négyzetekké, háromszögekké, keresztekké -, így önkéntelen megalkotója lesz saját csillagos égbolttérképének. Őseink ugyanezt az utat követték, és a csillagos eget világosan megkülönböztethető csillagkombinációkra osztották, amelyeket csillagképeknek neveznek. Az ókori kultúrákban találunk utalásokat az istenek vagy mítoszok szimbólumaival azonosított első csillagképekre, amelyek költői nevek formájában jutottak el hozzánk - az Orion csillagkép, a Canes Venatici csillagkép, az Androméda csillagkép, stb. Ezek a nevek úgy tűnt, hogy szimbolizálják őseink elképzeléseit a világegyetem örökkévalóságáról és változhatatlanságáról, a kozmosz harmóniájának állandóságáról és változhatatlanságáról.

Az egységnyi területen lévő világító felület kis területéről kibocsátott sugárzás. Ez egyenlő a szóban forgó kis felületről kiáramló fényáram és ennek a területnek az arányával:

ahol dΦ a d területű felület által kibocsátott fényáram S. A fényerőt lm/m²-ben mérjük. Az 1 lm/m² egy 1 m2 területű felület fényereje, amely 1 lm-nek megfelelő fényáramot bocsát ki.

A fényesség nem függ a tárgy távolságától, csak a látszólagos nagyság függ tőle. A fényesség az egyik legfontosabb csillagjellemző, amely lehetővé teszi a különböző típusú csillagok összehasonlítását a „spektrum-fényesség” és „tömeg-fényesség” diagramokon. A csillag fényerejét a következő képlettel lehet kiszámítani:

Ahol R- a csillag sugara, T a felületének hőmérséklete, σ a Stefan-Boltzmann együttható.

Ütköző fényerő

A kísérleti részecskefizikában fényesség Gyorsító vagy ütköztető paraméternek nevezzük, amely két ütköző nyaláb részecskéinek, vagy egy sugár részecskéinek és egy rögzített cél részecskéinek ütközésének intenzitását jellemzi. Az L fényerőt cm−2 s−1-ben mérik. Ha a reakció keresztmetszetét megszorozzuk a fényerővel, akkor megkapjuk ennek a folyamatnak az átlagos frekvenciáját egy adott ütközőnél.

Megjegyzések

Wikimédia Alapítvány. 2010.

• Együttműködés
• Kompozit anyag

Nézze meg, mi a „Luminosity” más szótárakban:

FÉNYESSÉG- a felszín egy pontján. az egyik fénymennyiség, a felületi elemből kiáramló fényáram és az elem felületének aránya. Egység C. (SI) lumen per négyzetméter (lm/m2). Hasonló érték az energiarendszerben. a mennyiségeket ...... Fizikai enciklopédia

fényesség- Egy világító felület által kibocsátott fényáram aránya a felület területéhez viszonyítva [Építési terminológiai szótár 12 nyelven (VNIIIS Gosstroy USSR)] fényesség (Mν) Az arány által meghatározott fizikai mennyiség... ... Műszaki fordítói útmutató

FÉNYESSÉG- FÉNYESSÉG, a CSILLAG abszolút fényereje, a felülete által másodpercenként kibocsátott energia mennyisége. Wattban (joule per másodperc) vagy a napfény fényerejének egységeiben kifejezve. A bolometrikus fényerő egy csillag fényének teljes teljesítményét méri... ... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár

FÉNYESSÉG- FÉNYESSÉG, 1) a csillagászatban az űrobjektum által egységnyi idő alatt kibocsátott energia teljes mennyisége. Néha beszélnek a fényességről egy bizonyos hullámhossz-tartományban, például rádiófényességről. Általában erg/s-ban, W-ban vagy mértékegységben mérik... ... Modern enciklopédia

FÉNYESSÉG- csillagok sugárzási ereje. Általában a napfény L? = 3,86?1026 W...

FÉNYESSÉG- a fényforrás egységnyi felülete által kibocsátott teljes fényáram értéke. lm/m²-ben (SI-ben) mérve... Nagy enciklopédikus szótár

FÉNYESSÉG- (fényesség) fizikai. egy világító felület által kibocsátott fény (cm.) Ф és a felület S területének arányával egyenlő érték: R = Ф/S SI-ben (cm.) per négyzetméter (lm/m2) ... Nagy Politechnikai Enciklopédia

Fényesség- I Fényerő a felület egy pontjában, egy adott pontot tartalmazó kis felületi elemből kiinduló fényáram (Lásd Fényáram) aránya az elem területéhez viszonyítva. Az egyik fénymennyiség (Lásd Fénymennyiségek).... ... Nagy szovjet enciklopédia

fényesség- És; és. Astron. A fényforrás egységnyi felülete által kibocsátott fényáram. C. egy csillag (a csillag fényerősségének és a Nap fényerősségének aránya). S. éjszakai égbolt (atomok és levegőmolekulák ragyogása a légkör magas rétegeiben). * * * fényerő I… … enciklopédikus szótár

Fényesség- csillagászatban a forrás által egységnyi idő alatt kibocsátott teljes energia (abszolút mértékegységben vagy a napfény fényerejének egységeiben; napfényesség = 3,86·1033 erg/s). Néha nem teljes S.-ről beszélnek, hanem S.-ről egy bizonyos hullámhossz-tartományban. Például a...... Csillagászati ​​szótár

Könyvek

• ASZTROFIZIKA A FIZIKA SZEMPONTJÁBÓL, B. V. Vasziljev. A modern asztrofizikai közösség a csillagok fizikájával kapcsolatos kutatásokat a belső konzisztencia és a korábban felhalmozott elméletek és...