Звёздный свет

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
У этого термина существуют и другие значения, см. Starlight.
Звёздное небо, пересечённое Млечным Путём и метеором.

Звёздный свет или Свет звёзд (англ. Starlight) — это видимое излучение, испускаемое звёздами[1]. Обычно оно относится к видимому электромагнитному излучению звёзд, отличных от Солнца, наблюдаемому с Земли ночью, хотя компонент звёздного света наблюдается с Земли и в дневное время.

Солнечный свет — это термин, используемый для обозначения звёздного света Солнца, наблюдаемого в дневное время. В ночное время альбедо описывает солнечные отражения от других объектов Солнечной системы, включая лунный свет, свет планет и зодиакальный свет.

Наблюдение[править | править код]

Наблюдение и измерение звёздного света с помощью телескопов является основой для многих областей астрономии[2], включая фотометрию и звёздную спектроскопию[3]. У Гиппарха не было телескопа или какого-либо прибора, который мог бы точно измерить видимую яркость, поэтому он просто делал оценку на глаз. Он разделил звезды на шесть категорий яркости, которые назвал магнитудами[4]. Самые яркие звезды в своём каталоге он назвал звёздами первой величины, а те, которые были настолько тусклыми, что он едва мог их разглядеть — звёздами шестой величины[4].

Звёздный свет также является заметной частью личного опыта и человеческой культуры, влияя на разнообразные виды деятельности, включая поэзию[5], астрономию[2], и военную стратегию[6]: звёздные датчики, обычно ориентированные помимо Солнца на Канопус, применяются для ориентирования во многих спутниковых и ракетных системах, включая военные.

Армия США потратила миллионы долларов в 1950-х годах и далее на разработку оптического прицела, который мог усиливать свет звёзд, лунный свет, отфильтрованный облаками, и флуоресценцию гниющей растительности примерно в 50 000 раз, чтобы человек мог видеть ночью[6]. В отличие от ранее разработанных активных инфракрасных систем, таких как снайперская, это было пассивное устройство и не требовало дополнительного излучения света, чтобы видеть ночью[6].

Средний цвет звёздного света в наблюдаемой Вселенной — это желтовато-белый оттенок, которому дали название «космический латте»[7].

Спектроскопия звёздного света была впервые применена Йозефом Фраунгофером в 1814 году[3]. Можно считать, что звёздный свет состоит из трёх основных типов спектров: непрерывного спектра, спектра излучения и спектра поглощения[1].

Освещённость звёздного света совпадает с минимальной освещённостью человеческого глаза (~0,1 млк), в то время как лунный свет совпадает с минимальной освещённостью человеческого глаза для цветового зрения (~50 млк). Суммарная яркость всех звёзд соответствует звёздной величине −5 и немного больше яркости Венеры[8] [9].

Старейший звёздный свет[править | править код]

Самая старая из найденных звёзд (по состоянию на 10 февраля 2014 года) — звезда была обнаружена с помощью телескопа SkyMapper в обсерватории Сайдинг-Спринг в Австралии.

Одна из самых старых звёзд, обнаруженных на данный момент (в данном случае самая старая, но не самая далёкая) была идентифицирована в 2014 году: находясь на расстоянии «всего» 6 000 световых лет, звезда SMSS J031300.36-670839.3 была определена возрастом 13,8 миллиарда лет, что примерно соответствует возрасту самой Вселенной[10]. Свет звезды, освещающий Землю, будет включать эту звезду[10].

Фотография[править | править код]

Ночная фотография включает в себя съёмку объектов, освещённых преимущественно звёздным светом[11]. Непосредственная съёмка ночного неба также является частью астрофотографии[12]. Как и другие фотографии, она может использоваться для занятий наукой и/или отдыха[13][14]. Объекты исследования включают ночных животных[12]. Во многих случаях фотосъёмка звёздного света может также пересекаться с необходимостью понять влияние лунного света[12].

Поляризация[править | править код]

Было замечено, что интенсивность звёздного света зависит от его поляризации.

Поляризация света, испускаемого нейтронной звездой

Звёздный свет становится частично линейно поляризованным в результате рассеяния от вытянутых зёрен межзвёздной пыли, длинные оси которых направлены перпендикулярно галактическому магнитному полю. Согласно механизму Дэвиса-Гринштейна, зерна быстро вращаются с осью вращения вдоль магнитного поля. Свет, поляризованный вдоль направления магнитного поля, перпендикулярного линии визирования, пропускается, а свет, поляризованный в плоскости, определяемой вращающимся зерном, блокируется. Таким образом, направление поляризации может быть использовано для картирования галактического магнитного поля. Степень поляризации составляет порядка 1,5 % для звёзд на расстоянии 1 000 парсек[15].

Обычно в звёздном свете наблюдается гораздо меньшая доля круговой поляризации. Серковски, Мэтьюсон и Форд измерили поляризацию 180 звёзд в фильтрах UBVR. Они обнаружили максимальную дробную круговую поляризацию в размере , в фильтре R[16].

Объяснение заключается в том, что межзвёздная среда оптически тонкая. Звёздный свет, проходящий через килопарсековую колонну, подвергается экстинкции примерно на величину, так что оптическая глубина ~ 1. Оптическая глубина 1 соответствует среднему свободному пути, то есть расстоянию, которое в среднем проходит фотон, прежде чем рассеяться от пылевого зерна. Таким образом, в среднем фотон звёздного света рассеивается от одного межзвёздного зерна; многократное рассеяние (которое приводит к круговой поляризации) гораздо менее вероятно. Наблюдательно, доля линейной поляризации p ~ 0,015 от однократного рассеяния; циркулярная поляризация от многократного рассеяния имеет вид поэтому мы ожидаем, что циркулярно поляризованная доля [15].

Свет от звёзд раннего типа имеет очень слабую внутреннюю поляризацию. Кемп и другие измерили оптическую поляризацию Солнца с чувствительностью ; они обнаружили верхние пределы для обеих (доля линейной поляризации) и (доля круговой поляризации)[17].

Межзвёздная среда может создавать циркулярно поляризованный (CP) свет из неполяризованного света путём последовательного рассеяния от вытянутых межзвёздных зёрен, выровненных в разных направлениях. Одна из возможностей — извилистое выравнивание зёрен вдоль линии визирования из-за изменения галактического магнитного поля; другая — линия визирования проходит через несколько облаков. Для этих механизмов максимальная ожидаемая доля CP составляет , где  — доля линейно поляризованного (LP) света. Кемп и Вулстенкрофт обнаружили CP у шести звёзд раннего типа (без собственной поляризации), которые они смогли объяснить первым механизмом, упомянутым выше. Во всех случаях в синем свете[18].

Мартин показал, что межзвёздная среда может преобразовывать свет LP в CP путём рассеяния от частично выровненных межзвёздных зёрен, имеющих сложный показатель преломления[19]. Этот эффект наблюдался для света от Крабовидной туманности Мартином, Иллингом и Энджелом[20].

Оптически толстая околозвёздная среда потенциально может создавать гораздо большие CP, чем межзвёздная среда. Мартин предположил, что свет LP может стать CP вблизи звезды в результате многократного рассеяния в оптически толстом асимметричном околозвёздном пылевом облаке[19]. На этот механизм ссылались Бастьен, Роберт и Надо[21] для объяснения CP, измеренного у 6 звёзд Т-Таури на длине волны 768 нм. Они обнаружили, что максимальное значение CP . Серковски измерил CP для красного сверхгиганта NML Cygni и в долгопериодической переменной М-звезде VY Canis Majoris в Н-диапазоне, приписывая CP многократному рассеянию в околозвёздных оболочках[22]. Chrysostomou и др. обнаружили CP с до 0,17 в звездообразующей области Ориона OMC-1 и объяснили это отражением звёздного света от выровненных зёрен продолговатой формы в пылевой туманности[23].

Круговая поляризация зодиакального света и диффузного галактического света Млечного Пути была измерена на длине волны 550 нм Вулстенкрофтом и Кемпом[24]. Они обнаружили значения , что выше, чем для обычных звёзд, предположительно из-за многократного рассеяния от зёрен пыли[24].

Галерея[править | править код]

Примечания[править | править код]

Комментарии
  1. ↑ Снято в свете звезд камерой Canon 60D с длинной выдержкой.
  2. ↑ Звёздный след[en] - это тип фотографии, в которой используется длительная выдержка для запечатления суточных кругов - видимого движения звезд на ночном небе из-за вращения Земли.
Источники
  1. ↑ 1 2 Robinson, Keith. Starlight: An Introduction to Stellar Physics for Amateurs. — Springer Science & Business Media, 2009. — P. 38–40. — ISBN 978-1-4419-0708-0. Источник. Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 23 марта 2022 года.
  2. ↑ 1 2 Macpherson, Hector. The romance of modern astronomy. — J.B. Lippincott, 1911. — P. 191. — «Starlight astronomy.».
  3. ↑ 1 2 J. B. Hearnshaw. The Analysis of Starlight: One Hundred and Fifty Years of Astronomical Spectroscopy. — CUP Archive, 1990. — P. 51. — ISBN 978-0-521-39916-6. Источник. Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 23 марта 2022 года.
  4. ↑ 1 2 Astronomy. https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/Astronomy-Draft-20160817.pdf Архивная копия от 7 октября 2016 на Wayback Machine: Rice University. 2016. p. 761. ISBN 1938168283- via Open Stax.
  5. ↑ Wells Hawks Skinner — Studies in literature and composition for high schools, normal schools, and … (1897) — Page 102 (Google eBook link)
  6. ↑ 1 2 3 Popular Mechanics — Jan 1969 — «How the Army Learned to See in the Dark» by Mort Schultz Архивная копия от 4 мая 2021 на Wayback Machine (Google Books link)
  7. ↑ Ivan K. Baldry, Karl Glazebrook, Carlton M. Baugh, et al. The 2dF Galaxy Redshift Survey: Constraints on Cosmic Star Formation History from the Cosmic Spectrum (англ.) // The Astrophysical Journal. — 2002. — 20 April (vol. 569, no. 2). — P. 582–594.
  8. ↑ Schlyter, Paul Radiometry and photometry in astronomy (1997–2009). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 7 декабря 2013 года.
  9. ↑ IEE Reviews, 1972, page 1183 Архивная копия от 5 марта 2022 на Wayback Machine
  10. ↑ 1 2 Ancient Star May Be Oldest in Known Universe. Space.com (10 февраля 2014). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 28 августа 2021 года.
  11. ↑ Rowell, Tony. Sierra Starlight: The Astrophotography of Tony Rowell. — Heyday, 2 April 2018. — ISBN 9781597143134. Источник. Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 23 марта 2022 года.
  12. ↑ 1 2 3 Ray, Sidney. Scientific Photography and Applied Imaging. — CRC Press, 23 October 2015. — ISBN 9781136094385. Источник. Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 24 марта 2022 года.
  13. ↑ Ray, Sidney. Scientific Photography and Applied Imaging : [англ.]. — CRC Press, 2015-10-23. — ISBN 9781136094385. Источник. Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 5 мая 2021 года.
  14. ↑ Ray, Sidney. Scientific Photography and Applied Imaging : [англ.]. — CRC Press, 2015-10-23. — ISBN 9781136094385. Источник. Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 5 мая 2021 года.
  15. ↑ 1 2 Fosalba, Pablo; Lazarian, Alex; Prunet, Simon; Tauber, Jan A. (2002). "Statistical Properties of Galactic Starlight Polarization". Astrophysical Journal. 564 (2): 762—772. arXiv:astro-ph/0105023. Bibcode:2002ApJ...564..762F. doi:10.1086/324297.
  16. ↑ Serkowski, K.; Mathewson and Ford (1975). "Wavelength dependence of interstellar polarization and ratio of total to selective extinction". Astrophysical Journal. 196: 261. Bibcode:1975ApJ...196..261S. doi:10.1086/153410.
  17. ↑ Kemp, J. C.; et al. (1987). "The optical polarization of the Sun measured at a sensitivity of parts in ten million". Nature. 326 (6110): 270—273. Bibcode:1987Natur.326..270K. doi:10.1038/326270a0.
  18. ↑ Kemp, James C.; Wolstencroft (1972). "Interstellar Circular Polarization: Data for Six Stars and the Wavelength Dependence". Astrophysical Journal. 176: L115. Bibcode:1972ApJ...176L.115K. doi:10.1086/181036.
  19. ↑ 1 2 Martin (1972). "Interstellar circular polarization". MNRAS. 159 (2): 179—190. Bibcode:1972MNRAS.159..179M. doi:10.1093/mnras/159.2.179.
  20. ↑ Martin, P.G.; Illing, R.; Angel, J. R. P. (1972). "Discovery of interstellar circular polarization in the direction of the Crab nebula". MNRAS. 159 (2): 191—201. Bibcode:1972MNRAS.159..191M. doi:10.1093/mnras/159.2.191.
  21. ↑ Bastein, Pierre; Robert and Nadeau (1989). "Circular polarization in T Tauri stars. II - New observations and evidence for multiple scattering". Astrophysical Journal. 339: 1089. Bibcode:1989ApJ...339.1089B. doi:10.1086/167363.
  22. ↑ Serkowski, K. (1973). "Infrared Circular Polarization of NML Cygni and VY Canis Majoris". Astrophysical Journal. 179: L101. Bibcode:1973ApJ...179L.101S. doi:10.1086/181126.
  23. ↑ Chrysostomou, Antonio; et al. (2000). "Polarimetry of young stellar objects - III. Circular polarimetry of OMC-1". MNRAS. 312 (1): 103—115. Bibcode:2000MNRAS.312..103C. CiteSeerX 10.1.1.46.3044. doi:10.1046/j.1365-8711.2000.03126.x.
  24. ↑ 1 2 Wolstencroft, Ramon D.; Kemp (1972). "Circular Polarization of the Nightsky Radiation". Astrophysical Journal. 177: L137. Bibcode:1972ApJ...177L.137W. doi:10.1086/181068.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Звёздный_свет&oldid=133034645