إذا نظرت إلى السماء المرصعة بالنجوم، فستلاحظ على الفور أن النجوم تختلف بشكل حاد في سطوعها - بعضها يلمع بشكل مشرق للغاية، فهي ملحوظة بسهولة، والبعض الآخر يصعب التمييز بالعين المجردة.
حتى أن عالم الفلك القديم هيبارخوس اقترح التمييز بين سطوع النجوم. تم تقسيم النجوم إلى ست مجموعات: الأولى تشمل ألمع النجوم - وهي نجوم من الحجم الأول (مختصرة - 1 م، من اللاتينية magntudo - الحجم)، النجوم الأضعف - من الدرجة الثانية (2 م) وهكذا حتى المجموعة السادسة - لا يكاد يرى بالعين المجردة النجوم. الحجم النجمي هو الذي يميز تألق النجم، أي الإضاءة التي يخلقها النجم على الأرض. تألق النجوم 1 م مزيد من التألق 6 مليون نجمة 100 مرة.
في البداية، تم تحديد سطوع النجوم بشكل غير دقيق، عن طريق العين؛ في وقت لاحق، مع ظهور الجديد الأجهزة البصرية، بدأ تحديد اللمعان بشكل أكثر دقة وأصبحت النجوم الأقل سطوعًا ذات مقادير أكبر من 6 معروفة (أقوى تلسكوب روسي - عاكس بطول 6 أمتار - يسمح لك بمراقبة النجوم حتى 24 درجة).
ومع زيادة دقة القياسات وظهور أجهزة قياس الضوء الكهروضوئية، زادت دقة قياس سطوع النجوم. بدأ تحديد الأحجام النجمية أرقام كسرية. ألمع النجوم، وكذلك الكواكب، لها حجم صفر أو حتى سلبي. على سبيل المثال، يبلغ حجم القمر عند اكتمال القمر -12.5، وتبلغ قوة الشمس -26.7.
في عام 1850، اشتق عالم الفلك الإنجليزي ن. بوسون الصيغة:
E1/E2=(5v100)m3-m1?2.512m2-m1
حيث E1 وE2 هما الإضاءتان اللتان تنتجهما النجوم على الأرض، وm1 وm2 هما مقدارهما. بمعنى آخر، نجم على سبيل المثال من القدر الأول أكثر سطوعًا بمقدار 2.5 مرة من نجم من القدر الثاني و2.52 = 6.25 مرة أكثر سطوعًا من نجم من القدر الثالث.
ومع ذلك، فإن قيمة الحجم ليست كافية لوصف لمعان الجسم؛ ولهذا فمن الضروري معرفة المسافة إلى النجم.
يمكن تحديد المسافة إلى جسم ما دون الوصول إليه فعليًا. تحتاج إلى قياس الاتجاه نحو هذا الكائن من طرفي القطعة المعروفة (الأساس)، ثم حساب أبعاد المثلث الذي يتكون من طرفي القطعة والجسم البعيد. هذه الطريقة تسمى التثليث.
كلما كان الأساس أكبر، كانت نتيجة القياس أكثر دقة. إن المسافات إلى النجوم كبيرة جدًا لدرجة أن طول الأساس يجب أن يتجاوز الأبعاد الكرة الأرضيةوإلا فإن خطأ القياس سيكون كبيرا. ولحسن الحظ فإن الراصد يسافر حول الشمس مع الكوكب لمدة عام، وإذا قام برصدين لنفس النجم بفاصل عدة أشهر، فإنه سيجد أنه يشاهده مع نقاط مختلفة مدار الأرض- وهذا بالفعل أساس لائق. سوف يتغير الاتجاه نحو النجم: سوف يتحول قليلاً على خلفية النجوم البعيدة. يُطلق على هذا الإزاحة اسم Parallactic، وهي الزاوية التي انتقل بها النجم المجال السماوي- المنظر. المنظر السنوي للنجم هو الزاوية التي يمكن من خلالها رؤية متوسط نصف قطر مدار الأرض منه، بشكل عمودي على اتجاه النجم.
يرتبط مفهوم اختلاف المنظر باسم إحدى الوحدات الأساسية للمسافة في علم الفلك - البارسيك. هذه هي المسافة إلى نجم وهمي يبلغ تزويره السنوي 1 بوصة بالضبط. يرتبط المنظر السنوي لأي نجم بالمسافة إليه من خلال صيغة بسيطة:
حيث r هي المسافة بالفرسخ الفلكي، P هو المنظر السنوي بالثواني.
الآن تم تحديد المسافات إلى عدة آلاف من النجوم باستخدام طريقة المنظر.
الآن، بمعرفة المسافة إلى النجم، يمكنك تحديد لمعانه - كمية الطاقة المنبعثة منه بالفعل. ويتميز بضخامته المطلقة.
الحجم المطلق (M) هو الحجم الذي يمكن أن يكون عليه النجم على مسافة 10 فرسخ فلكي (32.6 سنة ضوئية) من المراقب. وبمعرفة الحجم الظاهري والمسافة إلى النجم، يمكنك العثور على حجمه المطلق:
م=م + 5 - 5 * إل جي(ص)
أقرب نجم إلى الشمس هو بروكسيما سنتوري، وهو قزم أحمر خافت صغير، له قدر ظاهري قدره m=-11.3 وقدره المطلق M=+15.7. وعلى الرغم من قربه من الأرض، لا يمكن رؤية مثل هذا النجم إلا في الفضاء تلسكوب قوي. وحتى النجم الخافت رقم 359 حسب كتالوج وولف: m=13.5؛ م=16.6. تشرق شمسنا أكثر سطوعًا بـ 50000 مرة من شمس الذئب 359. النجم دورادوس (في نصف الكرة الجنوبي) له قدر ظاهري ثامن فقط ولا يمكن رؤيته بالعين المجردة، ولكن حجمه قيمه مطلقهم = -10.6؛ إنها مليون مرة أكثر إشراقا من الشمس. ولو كان على نفس المسافة منا مثل بروكسيما سنتوري، لأشرق أكثر إشراقا من القمرعلى اكتمال القمر.
للشمس م = 4.9. وعلى مسافة 10 فراسخ فلكية، ستكون الشمس مرئية كنجم خافت، لا يكاد يرى بالعين المجردة.
الإشعاع المنبعث من مساحة صغيرة من سطح مضيء من وحدة المساحة. وهي تساوي نسبة التدفق الضوئي المنبعث من المساحة السطحية الصغيرة قيد النظر إلى مساحة هذه المنطقة:
,حيث dΦ هو التدفق الضوئي المنبعث من مساحة سطحية d س. يتم قياس اللمعان بوحدة lm/m². 1 م / م 2 هو لمعان سطح بمساحة 1 م 2 ينبعث منه تدفق ضوئي يساوي 1 م.
لا يعتمد اللمعان على المسافة إلى الجسم؛ بل يعتمد عليه فقط الحجم الظاهري. يعتبر اللمعان من أهم الخصائص النجمية مما يسمح بالمقارنة بينها أنواع مختلفةالنجوم على مخططات "الطيف - اللمعان" و "الكتلة - اللمعان". يمكن حساب لمعان النجم باستخدام الصيغة:
أين ر- نصف قطر النجم، تهي درجة حرارة سطحه، σ هو معامل ستيفان بولتزمان.
لمعان المصادم
في فيزياء الجسيمات التجريبية لمعانيُطلق عليه معلمة المسرع أو المصادم ، والتي تميز شدة تصادم جزيئات شعاعين متصادمين ، أو جزيئات الحزمة مع جزيئات هدف ثابت. يتم قياس اللمعان L بـ cm−2 s−1. عندما يتم ضرب المقطع العرضي للتفاعل في اللمعان، يتم الحصول على متوسط تردد هذه العملية في مصادم معين.
ملحوظات
مؤسسة ويكيميديا. 2010.
- تعاون
- مادة مركبة
تعرف على معنى "الضياء" في القواميس الأخرى:
اللمعان- عند نقطة ما على السطح. إحدى الكميات الضوئية، وهي نسبة التدفق الضوئي المنبعث من عنصر سطحي إلى مساحة هذا العنصر. الوحدة C. (SI) لومن لكل متر مربع (lm/m2). قيمة مماثلة في نظام الطاقة. الكميات تسمى... ... الموسوعة الفيزيائية
لمعان- نسبة التدفق الضوئي المنبعث سطح مضيء، إلى مساحة هذا السطح [ القاموس المصطلحيعلى البناء بـ 12 لغة (VNIIIS Gosstroy USSR)] اللمعان (Mν) الكمية المادية، تحددها النسبة ...... دليل المترجم الفني
اللمعان- اللمعان، السطوع المطلق للنجم، وكمية الطاقة المنبعثة من سطحه في الثانية. يتم التعبير عنها بالواط (جول في الثانية) أو وحدات السطوع الشمسي. يقيس اللمعان البوليمري الطاقة الإجمالية لضوء النجم لكل... ... القاموس الموسوعي العلمي والتقني
اللمعان- اللمعان، 1) في علم الفلك، إجمالي كمية الطاقة المنبعثة كائن فضائيلكل وحدة زمنية. في بعض الأحيان نتحدث عن اللمعان في نطاق معين من الأطوال الموجية، على سبيل المثال لمعان الراديو. يتم قياسه عادةً بوحدة الإرج/الثانية أو W أو الوحدات... ... الموسوعة الحديثة
اللمعان- قوة إشعاع النجوم. يتم التعبير عنها عادة بوحدات تساوي لمعان الشمس L؟ = 3.86?1026 واط...
اللمعان- قيمة التدفق الضوئي الإجمالي المنبعث من وحدة سطح مصدر الضوء. تقاس بـ lm/m² (في SI) ... القاموس الموسوعي الكبير
اللمعان- (الضياء) الجسدي. مقاس، يساوي النسبةالضوء (سم) Ф المنبعث من سطح مضيء إلى المنطقة S من هذا السطح: R = Ф/S في SI معبرًا عنه بـ (سم) لكل متر مربع(ل م / م2) ... موسوعة البوليتكنيك الكبيرة
لمعان- اللمعان عند نقطة ما على السطح، نسبة التدفق الضوئي (انظر التدفق الضوئي) المنبعث من عنصر سطحي صغير يحتوي على هذه النقطةإلى منطقة هذا العنصر. إحدى الكميات الخفيفة (انظر. كميات خفيفة).… … الموسوعة السوفيتية الكبرى
لمعان- و؛ و. أسترون. التدفق الضوئي المنبعث من وحدة مساحة سطح مصدر الضوء. ج. النجم (نسبة شدة إضاءة النجم إلى شدة إضاءة الشمس). س. سماء الليل (توهج ذرات وجزيئات الهواء في الطبقات العليا من الغلاف الجوي). * * * اللمعان أنا … … القاموس الموسوعي
لمعان- في علم الفلك إجمالي الطاقة، المنبعثة من المصدر لكل وحدة زمنية (في الوحدات المطلقةأو بوحدات اللمعان الشمسي؛ لمعان الشمس = 3.86·1033 إرج/ث). في بعض الأحيان لا يتحدثون عن S. الكامل، ولكن عن S. في نطاق معين من الأطوال الموجية. مثلا في... ... القاموس الفلكي
لمعان
لفترة طويلة، اعتقد علماء الفلك أن الاختلاف في السطوع الظاهري للنجوم يرتبط فقط بالبعد عنها: كلما كان النجم بعيدًا، كلما بدا أقل سطوعًا. ولكن عندما أصبحت المسافات إلى النجوم معروفة، وجد علماء الفلك أن المسافة أكبر في بعض الأحيان النجوم البعيدةالحصول على لمعان واضح أكبر. وهذا يعني أن السطوع الظاهري للنجوم لا يعتمد فقط على بعدها، بل أيضًا على القوة الفعلية لضوئها، أي على لمعانها. يعتمد لمعان النجم على حجم سطح النجوم ودرجة حرارته. يعبر لمعان النجم عن شدة الإضاءة الحقيقية مقارنة بكثافة إضاءة الشمس. على سبيل المثال، عندما يقولون أن لمعان سيريوس هو 17، فهذا يعني أن شدة ضوءه الحقيقية أكبر 17 مرة من شدة الشمس.
ومن خلال تحديد لمعان النجوم، وجد علماء الفلك أن العديد من النجوم أكثر سطوعًا من الشمس بآلاف المرات، على سبيل المثال، يبلغ لمعان دينب (ألفا الدجاجة) 9400. ومن بين النجوم هناك تلك التي تنبعث مئات الآلاف من المرات المزيد من الضوءمن الشمس. ومن الأمثلة على ذلك النجم الذي يرمز له بالحرف S في كوكبة دورادو. تشرق 1,000,000 مرة أكثر سطوعًا من الشمس. النجوم الأخرى لها نفس أو تقريبًا نفس لمعان شمسنا، على سبيل المثال، Altair (Alpha Aquila) -8. هناك نجوم يتم التعبير عن لمعانها بالألف، أي أن شدة سطوعها أقل بمئات المرات من قوة الشمس.
اللون ودرجة الحرارة وتكوين النجوم
النجوم لديهم لون مختلف. على سبيل المثال، Vega وDeneb هما لونهما أبيض، وCapella هو لون مصفر، وBetelgeuse هو لون أحمر. كلما انخفضت درجة حرارة النجم، كلما أصبح أكثر احمرارا. تصل درجة حرارة النجوم البيضاء إلى 30 ألفاً وحتى 100 ألف درجة؛ تبلغ درجة حرارة النجوم الصفراء حوالي 6000 درجة، ودرجة حرارة النجوم الحمراء 3000 درجة فما دون.
النجوم مصنوعة من الساخنة المواد الغازية: الهيدروجين والهيليوم والحديد والصوديوم والكربون والأكسجين وغيرها.
مجموعة من النجوم
يتم توزيع النجوم الموجودة في الفضاء الشاسع للمجرة بشكل متساوٍ تمامًا. لكن بعضها لا يزال يتراكم أماكن معينة. وبطبيعة الحال، حتى هناك المسافات بين النجوم لا تزال كبيرة جدا. ولكن نظرا للمسافات الهائلة، تبدو هذه النجوم القريبة مثل مجموعة النجوم. لهذا السبب يطلق عليهم ذلك. أشهر العناقيد النجمية هي الثريا الموجودة في كوكبة الثور. بالعين المجردة يمكن تمييز 6-7 نجوم في الثريا الواقعة بالقرب من بعضها البعض. ومن خلال التلسكوب يمكن رؤية أكثر من مائة منها في منطقة صغيرة. هذه إحدى المجموعات التي تشكل فيها النجوم نظامًا معزولًا إلى حد ما ومتصلًا حركة عامةفي الفضاء. يبلغ قطر هذا العنقود النجمي حوالي 50 سنة ضوئية. ولكن حتى مع القرب الواضح للنجوم في هذا العنقود، فهي في الواقع بعيدة جدًا عن بعضها البعض. في نفس الكوكبة، المحيطة بنجمها الرئيسي - ألمع - نجم محمر الديبران، هناك مجموعة نجمية أخرى أكثر تناثرًا - القلائص.
تظهر بعض العناقيد النجمية على شكل بقع ضبابية ضبابية في التلسكوبات الضعيفة. وفي التلسكوبات الأكثر قوة، تنقسم هذه البقع، خاصة نحو الحواف، إلى نجوم فردية. تتيح التلسكوبات الكبيرة إثبات أن هذه العناقيد النجمية قريبة بشكل خاص، وكروية الشكل. لذلك، تسمى هذه المجموعات كروية. كرة مجموعات النجومأكثر من مائة معروفة الآن. كلهم بعيدون جدا عنا. يتكون كل واحد منهم من مئات الآلاف من النجوم.
يبدو أن السؤال عن ماهية عالم النجوم هو أحد الأسئلة الأولى التي واجهتها البشرية منذ فجر الحضارة. أي شخص يفكر في السماء المرصعة بالنجوم يربط بشكل لا إرادي ألمع النجوم مع بعضها البعض في أبسط الأشكال - المربعات والمثلثات والصلبان، ليصبح الخالق غير الطوعي لخريطته الخاصة للسماء المرصعة بالنجوم. اتبع أسلافنا نفس المسار، حيث قسموا السماء المرصعة بالنجوم إلى مجموعات من النجوم يمكن تمييزها بوضوح تسمى الأبراج. نجد في الثقافات القديمة إشارات إلى الأبراج الأولى، التي تم تحديدها برموز الآلهة أو الأساطير، والتي وصلت إلينا في شكل أسماء شعرية - كوكبة أوريون، كوكبة قصب فيناتشي، كوكبة المرأة المسلسلة، إلخ. يبدو أن هذه الأسماء ترمز إلى أفكار أسلافنا حول الخلود وثبات الكون، وثبات وثبات انسجام الكون.
النجوم. اللمعان والطيف والتصنيف.
تتألق بعض النجوم بقوة أكبر والبعض الآخر أضعف. تسمى قوة إشعاع النجم باللمعان. اللمعان هو إجمالي الطاقة المنبعثة من النجم خلال ثانية واحدة. يميز لمعان النجم تدفق الطاقة المنبعثة من النجم في جميع الاتجاهات، وله بعد الطاقة J/s أو W. يتم تحديد اللمعان إذا كان الحجم الظاهري والمسافة إلى النجم معروفة. إذا لتحديد حجم مرئيعلم الفلك موثوق به تمامًا طرق مفيدة، فليس من السهل تحديد المسافة إلى النجوم. الحجم المطلق للشمس في كامل نطاق الإشعاع (الحجم البوليمتري) هو M = 4.72، لمعانها L = 3.86∙10 26 واط. بمعرفة الحجم المطلق، يمكنك العثور على اللمعان: log L/L = 0.4 (M – M).
| نجمة | لمعان |
| سيريوس | 22 لتر |
| كانوب | 4700 ل |
| السماك القطبية | 107 لتر |
| فيجا | 50 ل |
يتم تحديد لمعان النجوم الأخرى بوحدات نسبية، مقارنة بلمعان الشمس. من المعروف أن النجوم تنبعث منها إشعاعات أقل بعشرات الآلاف من المرات من أشعة الشمس. والنجم S Dorado، الذي لا يمكن رؤيته إلا في بلدان نصف الكرة الجنوبي للأرض كنجم بقدرته الثامنة (غير مرئي بالعين المجردة!)، أكثر سطوعًا من الشمس بمليون مرة، وحجمه المطلق M = –10.6 . يمكن أن تختلف النجوم في اللمعان بمقدار مليار مرة. من بين النجوم ذات اللمعان العالي جدًا، يتم تمييز العمالقة والعملاقة الفائقة. تبلغ درجة حرارة معظم العمالقة ما بين 3000 إلى 4000 كلفن، ولهذا يطلق عليهم اسم العمالقة الحمراء.
الديبران هو عملاق أحمر في كوكبة الثور.
ألفا أوريونيس - منكب الجوزاء. العمالقة الخارقون، مثل منكب الجوزاء، هم الأكثر مصادر قويةسفيتا. تسمى النجوم ذات اللمعان المنخفض بالأقزام.
نقطة صغيرة بجوار سيريوس هي قمره الصناعي، قزم ابيضسيريوس ب. أطياف النجوم هي جوازات سفرهم مع وصف للجميع ميزات النجم. النجوم مصنوعة من نفس الشيء العناصر الكيميائية، وهي معروفة على الأرض، ولكن في نسبة مئويةتهيمن عليها العناصر الخفيفة: الهيدروجين والهيليوم. من طيف النجم يمكنك معرفة لمعانه، المسافة إلى النجم، درجة حرارته، حجمه، التركيب الكيميائيغلافه الجوي، وسرعة دورانه حول محوره، وملامح الحركة حوله المركز العامجاذبية. يقوم جهاز طيفي مركب على تلسكوب بفصل ضوء النجم حسب الطول الموجي إلى شريط طيفي. ومن خلال الطيف، يمكنك معرفة الطاقة التي تأتي من النجم بأطوال موجية مختلفة وتقدير درجة حرارته بدقة شديدة. ويرتبط لون وطيف النجوم بدرجة حرارتها. في النجوم الباردة التي تبلغ درجة حرارة الغلاف الضوئي فيها 3000 كلفن، يسود الإشعاع الموجود في المنطقة الحمراء من الطيف. يحتوي أطياف هذه النجوم على العديد من خطوط المعادن والجزيئات. في حار النجوم الزرقاءمع درجات حرارة أعلى من 10.000-15.000 كلفن معظمتتأين الذرات. الذرات المتأينة بالكامل لا تعطي الخطوط الطيفيةوبالتالي هناك خطوط قليلة في أطياف هذه النجوم.
تنقسم النجوم حسب أطيافها إلى فئات طيفية:
|
أطياف النجوم المختلفة.من السمات المميزة للأطياف النجمية أيضًا وجود عدد كبير من خطوط الامتصاص التابعة لها عناصر مختلفة. قدم التحليل الدقيق لهذه الخطوط معلومات قيمة بشكل خاص حول طبيعة الطبقات الخارجية للنجوم.
يتميز التركيب الكيميائي للطبقات الخارجية للنجوم، حيث يأتي إشعاعها إلينا مباشرة، بالغلبة الكاملة للهيدروجين. ويأتي الهيليوم في المرتبة الثانية، وعدد العناصر الأخرى صغير جدًا. ففي مقابل كل عشرة آلاف ذرة هيدروجين تقريبًا، هناك ألف ذرة هيليوم، وحوالي 10 ذرات أكسجين، وقليل من الكربون والنيتروجين، وذرة حديد واحدة فقط. شوائب العناصر الأخرى لا تذكر تماما. وبدون مبالغة يمكننا القول أن النجوم تتكون من الهيدروجين والهيليوم مع خليط صغير من العناصر الأثقل. المؤشر الجيد لدرجة حرارة الطبقات الخارجية للنجم هو لونه. النجوم الساخنة من النوعين الطيفيين O وB لونها أزرق؛ نجوم تشبه شمسنا ( الطبقة الطيفية(أي G2) تظهر باللون الأصفر، بينما النجوم من النوع الطيفي K وM تكون حمراء. يوجد في الفيزياء الفلكية نظام ألوان تم تطويره بعناية وموضوعي تمامًا. ويستند إلى مقارنة الأحجام المرصودة التي تم الحصول عليها من خلال مرشحات ضوئية مختلفة وموحدة بشكل صارم. من الناحية الكمية، يتميز لون النجوم بالفرق بين قيمتين يتم الحصول عليه من خلال مرشحين، أحدهما ينقل الأشعة الزرقاء في الغالب ("B")، والآخر له منحنى حساسية طيفية يشبه العين البشرية ( "الخامس"). تقنية قياس ألوان النجوم متقدمة جدًا لدرجة أنه يتم قياسها قيمة B-Vمن الممكن تحديد الفئة الطيفية للنجم بدقة الفئة الفرعية. بالنسبة للنجوم الخافتة، فإن تحليل الألوان هو الطريقة الوحيدة لتصنيفها طيفيًا.
يعتمد التصنيف الطيفي لجامعة هارفارد على الحضور أو الغياب، وكذلك الشدة النسبيةخطوط طيفية معينة.
بالإضافة إلى الفئات الطيفية الرئيسية المدرجة في الجدول للنجوم الباردة نسبيًا، هناك أيضًا الفئتان N وR (نطاقات امتصاص جزيئات الكربون C2 والسيانيد CN وأول أكسيد الكربون CO)، والصنف S (نطاقات من أكاسيد التيتانيوم TiO والزركونيوم ZrO). ) ، وكذلك بالنسبة لأبرد النجوم - الفئة L (نطاق CrH والروبيديوم والسيزيوم والبوتاسيوم والصوديوم). بالنسبة للأجسام من النوع دون النجمي - "الأقزام البنية"، متوسطة الكتلة بين النجوم والكواكب، تم مؤخرًا تقديم فئة طيفية خاصة T (نطاقات امتصاص الماء والميثان والهيدروجين الجزيئي). غالبًا ما تسمى الفئات الطيفية O وB وA بالحرارة أو المبكرة، والفئات F وG شمسية، والفئات K وM هي فئات طيفية باردة أو متأخرة. للحصول على تعريف أكثر دقة للأطياف النجمية، يتم تقسيم الفواصل الزمنية بين الفئات المدرجة إلى 10 فئات فرعية. على سبيل المثال، F5 هو طيف وسيط بين F0 وG0. الفئة الطيفية للشمس هي G2.
إمكانية قياس ومقارنة اللمعان نجوم مختلفةأدى إلى الاكتشاف منطقة جديدةفي علم الفلك - قياس الألوان. قياس الألوان هو قياس ودراسة لون النجوم.
إن إدراك اللون أمر شخصي بحت، ويعتمد على رد فعل شبكية العين للمراقب. تقتصر حساسية اللون للعين البشرية على المنطقة التالية تقريبًا: من الأشعة البنفسجية (4000 ألف) إلى الأشعة الحمراء (7500 ألف). تبعث النجوم الطاقة في جميع النطاقات المجال الكهرومغناطيسي، ليس فقط في منطقة مرئية. يتم تحديد ألوان النجوم من خلال نسبة شدة الإشعاع في منطقتين أو أكثر من الطيف. في البداية، تم اقتراح قياس لون النجوم باستخدام الصور الفوتوغرافية. إذا تم تصوير نجم على لوحتين فوتوغرافيتين، إحداهما حساسة للأشعة الزرقاء الأقصر، والثانية للأشعة الحمراء الأطول، فإن السواد، أي القدر المرئي، سيكون مختلفًا على ألواح التصوير المختلفة. كان الفرق بين مقادير التصوير الفوتوغرافي يسمى مؤشر اللون (CI).
CI = م (1) – م (2). النجوم الحمراء لديها مؤشرات إيجابيةالألوان، والنجوم الزرقاء والبيضاء سلبية. ومع تطور تقنية القياس الضوئي وظهور المضاعف الضوئي، تم الاتفاق على استخدام نظام الألوان U، B، V، حيث حل نظام U، B، V محل نظام تحديد الألوان الفوتوغرافي والفوتوغرافي السابق. يقيس نظام الألوان U المقادير النجمية في منطقة الأشعة فوق البنفسجية من الطيف، ونظام الألوان B - في منطقة التصوير الفوتوغرافي العادية، والتي تقابل الأشعة الزرقاء، ونظام الألوان V - في منطقة اللون السائد في إضاءة الإضاءة. كوكبنا، أي. اللون الأصفر.
نظام يو بي في.
يتيح لك مؤشر الألوان B-V مقارنة شدة الإشعاع في الأشعة الزرقاء والصفراء والمؤشر ألوان U-Bفي نطاق الأشعة فوق البنفسجية والأزرق من الطيف. اتفقنا على افتراض أن مؤشر الألوان B-V لنجم فئة AO يساوي الصفر. وهذا يتوافق مع تدفق الكمات بطول موجة يبلغ 5550 أمبير. إذا كان مؤشر لون النجم التسلسل الرئيسيسلبي، فهو نجم من الطبقات الطيفية المبكرة مع درجة حرارة سطحية أكبر من 10000 كلفن. إذا كان مؤشر اللون موجبًا، فهو نجم من الفئات الطيفية المتأخرة مع درجة حرارة سطحية أقل من 10000 كلفن. وهكذا، في قياس الألوان تم إنشاء اتصال بين مؤشر الألوان B-V والطبقة الطيفية ودرجة حرارة الغلاف الضوئي لنجوم التسلسل الرئيسي. يتم ملاحظة النجوم، مع استثناءات نادرة مصادر نقطةإشعاع. وهذا يعني أن أبعادها الزاوية صغيرة جدًا. حتى أكبر التلسكوبات لا يمكنها رؤية النجوم كأقراص "حقيقية". نجم حتى في أقصى حالاته تلسكوب كبيرلا يمكن حلها.
طرق تحديد أحجام النجوم:
- ومن خلال مراقبة خسوف القمر، يمكن تحديد النجوم الحجم الزاويوبمعرفة المسافة إلى النجم، يمكنك تحديد أبعاده الخطية الحقيقية؛
- يمكن قياس أبعاد النجم مباشرة عن طريق جهاز خاص- مقياس التداخل البصري؛
- يمكن حساب حجم النجم نظريًا بناءً على تقديرات إجمالي اللمعان ودرجة الحرارة وفقًا لقانون ستيفان-بولتزمان.
الأحجام المقارنة للشمس والأقزام.
وتختلف أحجام النجوم بشكل كبير: فهناك النجوم الأقزام، والعمالقة، والنجوم العادية، وهي الأغلبية. أظهرت القياسات أن أحجام الأقزام البيضاء تبلغ عدة آلاف من الكيلومترات، كما أن أحجام العمالقة الحمراء تضاهي أحجامها النظام الشمسي. ربما تكون كتلة النجم هي أهم خصائصه. الكتلة تحدد كل شيء مسار الحياةالنجوم. يمكن تقدير الكتلة للنجوم المدرجة في النظام الثنائي أنظمة النجوم، إذا كان المحور شبه الرئيسي للمدار a والفترة المدارية T معروفين، ففي هذه الحالة يتم تحديد الكتل من قانون كبلر الثالث، والذي يمكن كتابته بالشكل التالي: هنا M1 وM2 هما كتلتا الكوكب. مكونات النظام، G هو ثابت الجاذبية. المعادلة تعطي مجموع كتل مكونات النظام. إذا، بالإضافة إلى ذلك، فإن العلاقة معروفة السرعات المدارية، ثم يمكن تحديد كتلتها بشكل منفصل. ولسوء الحظ، فقط لعدد صغير نسبيا أنظمة مزدوجةوبهذه الطريقة يمكن تحديد كتلة كل نجم.
جميع الطرق الأخرى لتقدير الكتلة غير مباشرة. في جوهره، لم يكن لدى علم الفلك، وليس لديه حاليًا، طريقة لتحديد كتلة النجم المعزول بشكل مباشر ومستقل. وهذا عيب خطير في علمنا عن الكون. لو وجدت مثل هذه الطريقة، لكان تقدم معرفتنا أسرع بكثير. بالنسبة لنجوم التسلسل الرئيسي فقد ثبت ذلك المزيد من الكتلةكلما زاد لمعان النجم. هذا الاعتماد غير خطي: على سبيل المثال، مع مضاعفة الكتلة، يزداد اللمعان بأكثر من 10 مرات. أصغر النجوم هي أكبر بكثير من أي كوكب في النظام الشمسي. تتراوح كتل النجوم من 0.1 كتلة شمسية إلى عدة عشرات من الكتل الشمسية. وبالتالي، فإن كتل النجوم تختلف ببضع مئات المرات فقط.
تم الكشف عن مقارنات بين الكتل واللمعان لمعظم النجوم التبعية التالية: اللمعان يتناسب تقريبًا مع القوة الرابعة للكتلة.
كثافة الغاز في مركز الشمس تبلغ مائة مرة كثافة الماء. نجم يزن ضعف وزن الشمس ويشع بقوة أكبر بنحو 16 مرة. تحت تأثير درجة حرارة عالية(ملايين كلفن) تتأين ذرات النواة بالكامل، وتقل المسافات بينها. كثافة الغاز في مركز الشمس تبلغ مائة مرة كثافة الماء. كما تزداد درجة حرارة النجم كلما اقترب من المركز. تتميز النجوم من الأنواع الطيفية المبكرة O، B، A أيضًا بمعدلات دوران عالية.
سرعات الدوران الاستوائي للنجوم: الطيف v، كم/ثانية O5 400 A0 320 A5 250 F0 180
تم العثور على أعلى السرعات المرصودة للنجوم ذات خطوط الانبعاث في الطيف، وبطبيعة الحال، للنجوم النجوم النيوترونية. تدور شمسنا بسرعة استوائية تبلغ 2 كم/ث. تختلف النجوم بشكل كبير في الحجم واللمعان ودرجة الحرارة.
نظرًا لمساحة سطحها الهائلة، تبعث العمالقة طاقة أكبر بما لا يقاس من تلك التي تصدرها النجوم العاديةمثل الشمس، على الرغم من أن درجة حرارة سطحها أقل بكثير. نصف قطر العملاق الأحمر منكب الجوزاء (أوريون) أكبر بعدة مرات من نصف قطر الشمس. وفي المقابل، فإن حجم النجم الأحمر الطبيعي لا يزيد عادة عن عُشر حجم الشمس. وعلى النقيض من العمالقة، يطلق عليهم الأقزام. على سبيل المثال، هناك نجمان لهما نفس النوع الطيفي M2، منكب الجوزاء ولالاند 21185، يختلفان في اللمعان بعامل قدره 600000. منكب الجوزاء أكثر سطوعًا من الشمس بـ 3000 مرة، في حين أن Lalande 21185 أقل بـ 200 مرة. تصبح النجوم عمالقة وأقزامًا في مراحل مختلفة من تطورها، ويمكن للعملاق، بعد أن وصل إلى "الشيخوخة"، أن يتحول إلى قزم أبيض. جنبا إلى جنب مع العمالقة الحمراء والعملاقة الفائقة، هناك عمالقة بيضاء وزرقاء عملاقة: Regulus (α Leo)، Rigel (β Orion).
مصدر المعلومات: "Open Astronomy 2.5"، شركة ذات مسؤولية محدودة "PHYSICON"
تخيل ذلك في مكان ما في البحر ظلام الليليومض الضوء بهدوء. ما لم يشرح لك بحار ذو خبرة ما هو، فلن تعرف غالبًا: إما أنه مصباح يدوي على مقدمة قارب عابر، أو كشاف قوي من منارة بعيدة.
في نفس الموقف في ليلة مظلمةنحن ننظر أيضًا إلى النجوم المتلألئة. ويعتمد تألقها الظاهري أيضًا على شدة الإضاءة الحقيقية التي تسمى لمعان، ومن بعدهم عنا. فقط معرفة المسافة إلى النجم تسمح بحساب لمعانه مقارنة بالشمس. على سبيل المثال، سيتم التعبير عن لمعان النجم الذي يكون أقل سطوعًا بعشر مرات في الواقع من الشمس بـ 0.1.
هناك طريقة أخرى للتعبير عن شدة الإضاءة الحقيقية للنجم وهي حساب الحجم الذي سيبدو لنا إذا كان على مسافة قياسية تبلغ 32.6 منا. سنة ضوئيةأي أن الضوء المسافر بسرعة 300 ألف كيلومتر في الثانية سيمر عبرها خلال هذا الوقت.
قبول هذا المسافة القياسيةتبين أنها مريحة لمختلف العمليات الحسابية. سطوع النجم، مثل أي مصدر للضوء، يختلف عكسيا مع مربع المسافة منه. يتيح لنا هذا القانون حساب القيمة المطلقة للنجوم أو سطوعها، ومعرفة المسافة إليها.
عندما أصبحت المسافات إلى النجوم معروفة، تمكنا من حساب سطوعها، أي أننا تمكنا من ترتيبها ومقارنتها مع بعضها البعض في ظل نفس الظروف. ولا بد من الاعتراف بأن النتائج كانت مذهلة، حيث كان من المفترض في السابق أن جميع النجوم "تشبه شمسنا". تبين أن سطوع النجوم متنوع بشكل مثير للدهشة، ولا يمكن مقارنتهم في خطنا بأي خط من الرواد.
سنقدم فقط أمثلة متطرفة على اللمعان في عالم النجوم.
وكان النجم الأضعف المعروف منذ فترة طويلة هو النجم الذي هو أضعف من الشمس بـ 50 ألف مرة، وقيمة لمعانه المطلقة: +16.6. ومع ذلك، تم اكتشاف نجوم خافتة في وقت لاحق، حيث يكون لمعانها أقل بملايين المرات مقارنة بالشمس!
الأبعاد في الفضاء خادعة: الدنيب من الأرض يضيء أكثر سطوعًا من قلب العقرب، لكن المسدس غير مرئي على الإطلاق. ومع ذلك، بالنسبة لمراقب من كوكبنا، يبدو كل من دينب وعنتاريس مجرد نقطتين غير مهمتين مقارنة بالشمس. ما مدى خطأ هذا يمكن الحكم عليه حقيقة بسيطة: يُنتج المسدس من الضوء في الثانية ما يُنتجه الشمس في عام كامل!
على الحافة الأخرى من خط النجوم تقف "S" من السمكة الذهبية، مرئي فقط في البلدان نصف الكرة الجنوبيالأرض مثل النجم (أي أنها غير مرئية حتى بدون تلسكوب!). وفي الواقع، فهو أكثر سطوعًا من الشمس بـ 400 ألف مرة، وقيمة لمعانه المطلقة هي -8.9.
مطلققيمة لمعان شمسنا هي +5. ليس كثيرا! ومن مسافة 32.6 سنة ضوئية، سنواجه صعوبة في رؤيته بدون منظار.
إذا اعتبرنا أن سطوع الشمعة العادية هو سطوع الشمس، فبالمقارنة بها سيكون حرف "S" من دورادو بمثابة ضوء كشاف قوي، وأضعف نجم أضعف من أكثر اليراعات إثارة للشفقة.
لذا، فإن النجوم هي شموس بعيدة، لكن شدة ضوءها يمكن أن تكون مختلفة تمامًا عن شدة ضوء نجمنا. من الناحية المجازية، فإن تغيير شمسنا إلى أخرى يجب أن يتم بحذر. من ضوء أحدهما سنعمى، وفي ضوء الآخر سنتجول كما لو كنا في الشفق.
حجمها
وبما أن العيون هي الأداة الأولى في القياس، فيجب علينا أن نعرف قواعد بسيطة، والتي تحكم تقديراتنا لسطوع مصادر الضوء. إن تقييمنا للاختلافات في السطوع نسبي وليس مطلقًا. بمقارنة نجمين خافتين، نرى أنهما مختلفان بشكل ملحوظ عن بعضهما البعض، ولكن بالنسبة لنجمين ساطعين فإن نفس الاختلاف في السطوع لا يلاحظه أحد، لأنه غير مهم مقارنة بإجمالي كمية الضوء المنبعثة. بمعنى آخر، تقوم أعيننا بالتقييم نسبي، لكن لا مطلقالفرق في اللمعان.
وكان هيبارخوس أول من قسم النجوم التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة إلى ستة فئات حسب سطوعها. وفي وقت لاحق، تم تحسين هذه القاعدة إلى حد ما دون تغيير النظام نفسه. تم توزيع فئات الحجم بحيث ينتج النجم ذو القدر الأول (متوسط 20) ضوءًا أكثر مائة مرة من النجم السادس، والذي يقع في حدود الرؤية لمعظم الناس.
الفرق بمقدار واحد يساوي مربع 2.512. فرق مقدارين يعادل 6.31 (2.512 تربيع)، وفرق ثلاثة مقادير يعادل 15.85 (2.512 للأس الثالث)، وفرق أربعة مقادير يعادل 39.82 (2.512 للأس الرابع)، وفرق خمسة المقادير تقابل 100 (2.512 مربع من الدرجة الخامسة).
نجم من الدرجة السادسة يعطينا مائة مرة ضوء أقلمن نجم من القدر الأول، ونجم من القدر الحادي عشر أصغر بعشرة آلاف مرة. إذا أخذنا نجما بقدر 21، فسيكون سطوعه أقل من 100،000،000 مرة.
كما هو واضح بالفعل - قيمة القيادة المطلقة والنسبية،
الأشياء لا تضاهى تماما. بالنسبة لمراقب "نسبي" من كوكبنا، يبدو دينب في كوكبة الدجاجة شيئًا كهذا. لكن في الواقع، فإن مدار الأرض بأكمله بالكاد يكفي لاحتواء محيط هذا النجم بالكامل.
لتصنيف النجوم بشكل صحيح (وجميعها مختلفة عن بعضها البعض)، تحتاج إلى التأكد بعناية من الحفاظ على نسبة سطوع تبلغ 2.512 على طول الفاصل الزمني بأكمله بين مقادير النجوم المجاورة. ومن المستحيل القيام بمثل هذا العمل بالعين المجردة؛ ادوات خاصة، يكتب أجهزة قياس الضوءبيكرينغ، يستخدم كمعيار نجم شمالأو حتى نجم اصطناعي "متوسط".
وأيضًا، لتسهيل القياسات، من الضروري إضعاف ضوء النجوم الساطعة جدًا؛ يمكن تحقيق ذلك إما باستخدام جهاز استقطاب أو بمساعدة إسفين الضوئية.
إن الأساليب البصرية البحتة، حتى بمساعدة التلسكوبات الكبيرة، لا يمكنها توسيع نطاق حجمنا ليشمل النجوم الخافتة. بجانب، الأساليب البصريةيجب (ويمكن) إجراء القياسات مباشرة على التلسكوب. لذلك، في عصرنا، تم بالفعل التخلي عن التصنيف البصري البحت، ويتم استخدام طريقة التحليل الضوئي.
كيف يمكنك مقارنة كمية الضوء التي تستقبلها لوحة فوتوغرافية من نجمين مختلفي السطوع؟ ولجعلها تبدو كما هي، من الضروري إضعاف الضوء الصادر عن النجم الأكثر سطوعًا الكمية المعروفة. أسهل طريقة للقيام بذلك هي وضع الفتحة أمام عدسة التلسكوب. وتختلف كمية الضوء الداخلة إلى التلسكوب حسب مساحة العدسة، بحيث يمكن قياس ضعف ضوء أي نجم بدقة.
دعونا نختار نجمًا ما كنجم قياسي ونقوم بتصويره بفتحة التلسكوب الكاملة. ثم سنحدد الفتحة التي يجب استخدامها عند تعريض ضوئي معين للحصول على نفس الصورة عند تصوير نجم أكثر سطوعًا كما في الحالة الأولى. نسبة مساحات الفتحات المنخفضة والممتلئة تعطي نسبة سطوع الجسمين.
تعطي طريقة القياس هذه خطأ قدره 0.1 فقط لأي نجم في النطاق من الحجم الأول إلى الحجم الثامن عشر. تسمى المقادير التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة صور بصرية.