Видимая величина звезды
В древние времена излучение звёзд оценивали иначе и гораздо проще, чем теперь. О блеске звезды судили по тому, как её воспринимает невооруженный человеческий глаз. При этом возник обычай распределять всё необозримое море звёзд по звездным величинам.
«Звёздная величина», разумеется, не имеет ничего общего с фактическими размерами звезды, так как все звёзды представляются нам в виде светящихся точек. Здесь имеют в виду то зрительное впечатление блеска, которое получает глаз при сравнении звезд.
С очень давних времён было установлено шесть классов звезд. Самые яркие звёзды, видимые невооруженным глазом, называются звёздами 1-й величины, самые слабые, которые только можно различить, отнесены к звездам 6-й величины.
Звёзд, непосредственно доступных глазу, на небе не так уж много. Если у вас есть время, вы можете их пересчитать. На всём небосводе наберётся тогда не более 3000 звёзд.
Чтобы получить первое представление о шкале звёздных величин, рассмотрим знакомое всем созвездие Большой Медведицы (рис. 1).
Рис, 1. Видимые величины звезд Большой Медведицы и Малой Медведицы
На рисунке рядом со звёздами написаны их звёздные величины, причем более точные, с дробными значениями. Разумеется, большие или меньшие точки на этом рисунке соответствуют блеску звёзд чисто символически. В астрономии обычно применяется запись 2m, 4 и т. п., которая означает звезду, видимая величина которой равна 2,4.
Так как упразднение этой старой классификации звезд наделало бы много путаницы, её сохранили до настоящего времени, несколько усовершенствовав. Видимую звездную величину обозначают буквой m от первой буквы латинского слова «magnitudo», т. е. величина.
Впрочем, при сравнении по блеску эта величина сильно зависит от применяемого способа измерения. Если основываться на чувствительности человеческого глаза, то получается визуальная звездная величина.
Если же применяется приёмник излучения, который воспринимает всё излучение звезды, то получают болометрическую звёздную величину. Во многих случаях оба способа дают заметное различие. В последующем мы будем оперировать только болометрической звездной величиной.
Подобный приёмник излучения измеряет совсем другую величину, не всегда соответствующую нашему ощущению света. Он полностью объективно и независимо от нашего личного впечатления регистрирует освещённость Е, которая, как мы помним, выражается в вт/м2 .
Наш глаз работает совсем по другому принципу, чем используемые в лаборатории приёмники излучения. Зрительное восприятие отнюдь не пропорционально суммарному физическому воздействию излучения. Итак,
- освещённость Е, замеренная при помощи физических приборов,
- видимая величина m звёзды (понятие, известное науке с давних времён)
— это две совершенно самостоятельные характеристики.
Однако они связаны между собой зависимостью, которая, впрочем, годится и для ощущений другого рода:
когда интенсивности меняются в геометрической прогрессии, восприятия их меняются в арифметической прогрессии.
Исследование традиционной шкалы блеска показывает, что при переходе от одного класса звёздных величин к следующему, низшему (соответствующему более яркой звезде) освещённость Е возрастает приблизительно в 2,512 раз.
Наоборот, если величина становится на один класс выше, освещённость уменьшается примерно в 2,5 раза (рис. 2).
Рис. 2. Освещённость Е, соответствующая видимой звёздной величине от 6 до 0. Площадь каждого круга в 2,5 раза больше площади предыдущего
Эти соотношения позволяют нам свободно и неограниченно расширить традиционную шкалу звёздных величин в обе стороны. Звездам, блеск которых слабее, чем звезд класса 6m , в 2,512 раза и т. д., мы припишем звёздную величину 7, 8m и далее.
При помощи мощных телескопов сегодня можно обнаружить звёзды до 23m. И наоборот, звёзды, блеск которых в 2,5 раза сильнее, чем у звёзд величины 1m, относятся к классу 0m.
Ещё более яркие звёзды получают отрицательные звёздные величины. Нуль-пунктом для всей шкалы является Полярная звезда, величина которой была принята равной 2m,12. Затем выяснилось, что блеск Полярной звёзды испытывает небольшие колебания, и потому за эталон звёздных величин её брать нельзя. Сейчас в качестве стандарта звёздных величин используют так называемый «Северный Полярный Ряд» — несколько десятков звёзд близ северного полюса неба с очень точно определёнными звёздными величинами.
Освещённость, создаваемая любой рядовой звездой, как и следовало ожидать, чрезвычайно низка. Звезда величины 0т даёт на верхней границе атмосферы весьма малую освещённость Е = 2,27 х 10-8 вт/м2.
Видимая звёздная величина светящего Солнца, конечно, должна иметь очень большое отрицательное значение, которое равно 26m,95.