De ce nu pot fi văzute stelele în timpul zilei?
Venus.
Când estul este strălucitor și cerul este luminos, numărul de stele de pe el scade. Pe de altă parte, atunci când seara începe să se întunece, ele devin din ce în ce mai mult din cer. Steaua care iese în dimineața după ce celelalte, și în primul rând apare pe cer în seara, numit dimineața sau seara stea. În ambele cazuri, este vorba despre unul și același corp ceresc - planeta Venus, care este vizibil pe cer, uneori, în dimineața, și, uneori, în seara. Un apropiat al Soarelui, pare deosebit de strălucitor când este la o distanță minimă de Pământ. În acest caz, strălucirea lui Venus, exprimată în unități stelare, este -4. Printre stelele fixe, cel mai strălucitor este Sirius, în constelația câinelui mare (o magnitudine de 1,5). Rezultă că Venus este de zece ori mai strălucitor decât Sirius. Venus, numit în China anciently „Taibo“ ( „Mai multă lumină“), în vreme bună poate fi văzut în plină zi. Nu puteți spune despre alte corpuri celeste. Doar două cazuri de observare a așa-numitei noi stele sunt cunoscute. Unul dintre ele, poreclit "starul oaspete", este o informație în cronica chineză (1054), cealaltă a fost descoperită în 1572 de către astronomul danez T. Brahe. Este vorba despre explozia de stele, a cărei strălucire este foarte mare. De exemplu, starul Tycho Brahe, în luminozitate egalat cu Venus, "Star-guest" din cronicile chineze a depășit-o de patru ori. Cu o asemenea luminozitate, steaua poate fi observată în timpul zilei, în alte cazuri nu este vizibilă în acest moment.
De ce este cerul luminos?
Desigur, se poate spune că în timpul zilei stelele nu sunt vizibile pe cer, pentru că atunci cerul este luminos. Dar atunci apare întrebarea: de ce este lumina cerului în timpul zilei? Cu alte cuvinte, de ce în timpul zilei se vede doar o stea atât de strălucitoare ca planeta Venus. Lumina vine de la noi din Soare. Prin urmare, ne pare luminoasă. Din același motiv, orice altceva ar trebui să ne pară întuneric. Și într-adevăr, după cum reiese din astronauți care au participat la misiunea „Apollo“, nava spatiala pe Luna, în timp ce soarele și strălucește puternic, dar cerul este întunecat, iar fundalul de stele sunt vizibile. Pare natural că, odată cu răsăritul soarelui, cerul devine mai deschis, pentru că atunci strălucește cu lumină reflectată. În caz contrar, cerul ar fi negru și stelele vor fi vizibile pe ea.
Orice corp fizic strălucește pentru că fie emite lumină în sine, fie reflectă lumina unei alte surse. Atmosfera pământească a luminii nu radiază, dar cerul este luminos, deoarece razele de lumină se reflectă din ea.
Fum și nori.
Lumina se întinde de-a lungul unei linii drepte și se întâlnește cu o barieră în calea ei. Când bariera este transparentă, o parte a luminii este refractată și trece prin ea. De vreme ce lumina cade pe un corp atît de transparent ca apa, dacă există o ruptură pe suprafața ei, lumina este împrăștiată și refractată în unghiuri diferite, este imposibil să se judece forma sursei ei. În special, atunci când un obstacol constă în multe particule fine și, prin urmare, suprafața lui este aspru, atunci refracția și reflexia luminii are un caracter accidental, neordonat. Prin urmare, un astfel de corp pare luminos.
Nori constau din cele mai mici picături de coduri și bucăți de gheață, deci, în acest caz, situația se schimbă într-o oarecare măsură. De obicei, norul pare luminos, dar uneori un curcubeu este vizibil. Motivul pentru aceasta constă în faptul că unghiul de refracție este diferit pentru razele de lumină de diferite culori. Apropo, așa-numitul "halo" în jurul Soarelui și Lunii are aceeași natură.
Imprastierea luminii.
Un corp fizic, de exemplu fum, format dintr-un set de microparticule, când reflectă lumina de la el, pare luminos. În acest caz, nu se poate spune nimic despre forma particulelor. În cazul general, împrăștierea luminii este fenomenul reflexiei sale aleatorii din particule de lichid sau solid.
Ochiul uman poate distinge între obiecte luminoase și întunecate pe fundalul fluxului de lumină care intră. În timpul zilei, este dificil să vedeți praful din aerul camerei. Dacă încăperea este întunecată și lăsată într-o rază de lumină, atunci datorită dispersiei luminii, vor fi vizibile mici particule de praf. Ele reflectă lumina și indică direcția răspândirii ei.
În general, atunci când observați o rază de lumină în unghi drept față de direcția propagării sale, nu se pot obține informații despre aceasta. De exemplu, observarea din lateral, așa cum se arată în Fig. 9.1, nu putem spune dacă un fascicul paralel de lumină trece printr-o cutie neagră sau nu. Nu se poate face cu adevărat dacă există un vid în cutie. Dacă lăsați într-o cutie de aer mic, calea de propagare a luminii se va aprinde ușor. Acest lucru se datorează împrăștierii luminii de către cele mai mici particule care se înalță în aer. Din același motiv, praful este vizibil în aer, din lateral vizibil farurile unei mașini sau ale unui tramvai.
Din depărtare de Tokyo puteți vedea strălucind noaptea. Există momente când norii strălucesc, iar acest lucru se întâmplă în timpul zilei. Explicația acestui fenomen trebuie căutată în împrăștierea luminii emise de diferitele sale surse aflate pe străzile orașului, care aruncă particule de fum și praf care zboară în aer.
De ce este albastrul cerului?
Soarele radiază lumina în toate direcțiile. O parte din radiație intră în atmosfera Pământului și în fiecare dintre punctele sale este împrăștiată după cum se arată prin linii întrerupte în Fig. 9.2. Prin urmare, cerul ne pare luminat.
Cu toate acestea, se pune întrebarea: despre ce este lumina împrăștiată? Se crede că pe particule de praf, care este foarte mult în atmosferă. Acest lucru poate fi pus în discuție, de exemplu, că în stratosfera nu există atât de multe particule solide. Din partea avionului cu jet de zbor la o altitudine de zece kilometri, puteți vedea că cerul este puțin mai întunecat, dar rămâne albastru. Moleculele de aer se mișcă haotic și, prin urmare, în orice moment, poziția lor în spațiu este absolut dezordonată. În practică este foarte dificil să se aranjeze puncte într-un mod pur aleator. Faptul este că atunci când îndeplinești această sarcină, o persoană inevitabil aderă la o anumită ordine. În Fig. 9.3 sub forma unei abscise și ordonarea unui punct reprezintă un set de numere aleatorii obținute într-un mod relativ simplu. După cum se poate observa din această figură, la un moment dat moleculele sunt colectate împreună, ele sunt divergente în direcții diferite, prin care lumina difuzată de aceste neregularități ale densității aerului ca pe microparticule.
Difuzarea de lumină prin microparticule a fost investigată de J. Relay. El a arătat că intensitatea luminii împrăștiate este invers proporțională cu a patra putere a lungimii de undă a luminii. Această împrăștiere a luminii era numită Rayleigh.
Același lucru se poate spune despre împrăștierea luminii prin particule ale căror dimensiuni sunt mici în comparație cu lungimea de undă a luminii. Astfel, culoarea fumului poate fi explicată. Apropo, Rayleigh împrăștie de lumină, de asemenea, apare în cazul particulelor din atmosferă, datorită mișcării aleatorii ale moleculelor. Deoarece lumina este foarte împrăștiată în atmosferă dintr-o lungime de undă scurtă, adică albastră, culoarea cerului pare albastră.
Pe particule solide, ale căror dimensiuni sunt comparabile cu lungimea de undă a luminii, lumina având o lungime de undă lungă difuzează puternic, deci lumina nu este foarte diferită de radiația solară incidentă. Din acest motiv, cerul deasupra orizontului sau deasupra orașului pare albicioasă.
Împrăștierea slabă a luminii cu o lungime de undă lungă pe obiecte microscopice explică înroșirea discului de soare ascendentă și apusă. La altitudine mare deasupra Pământului, intensitatea luminii împrăștiate scade și cerul devine negru; la o altitudine de 100 km de suprafața Pământului, chiar arată negru în timpul zilei, în timp ce stelele sunt vizibile în mod clar față de fundal.
Lumina difuzată de atmosfera pământului se extinde și în spațiul cosmic, astfel încât din cosmos Pământul pare albastru.
De ce nu vedeți stelele pe cer în timpul zilei?
Răspunsul la această întrebare este următorul. Lumina provenită de la stele este slabă în comparație cu strălucirea cerului albastru. Irisul ochiului uman acționează ca o diafragmă, diametrul elevului variază în funcție de intensitatea luminii. Deoarece dimensiunea pupilei este determinată de luminozitatea generală a ochilor, în timp ce o scădere sub influența cerului albastru straluceste pe retina devine o cantitate neglijabilă de lumină de stele.
Același lucru se poate spune despre percepția noastră auditivă. În tăcere, auzim cuvintele rostite într-o șoaptă. Și invers, într-un loc zgomotos nu putem auzi nici măcar un strigăt puternic. Luminozitatea cerului albastru corespunde zgomotului, împotriva căruia se pierde lumina slabă a stelei.
Observarea stelelor de sub pământ.
În cazul în care ziua printr-un mic multă lumină elev intră în ochi și astfel stelele nu sunt vizibile, este firesc să ne întrebăm dacă este posibil, în acest caz, să le respecte prin gaura lunga de o cameră întunecată? De exemplu, ar putea fi observat cerul printr-o gaură îngustă făcută din subsol în pământ, așa cum se arată în Fig. 9.4.
Cea mai mare parte a strălucirii cerești, reflectată de mai multe ori de pereții găurii, absorbită în cele din urmă de ele și numai razele directe ajung la subsol și, prin urmare, ochiul uman. Întrucât există întuneric total în subsol, condițiile sunt ca și cum observația stelelor se desfășoară într-o noapte întunecată.
Așa cum am menționat anterior, dimensiunile obiectului îndepărtat sunt caracterizate de diametrul aparent. Dacă lungimea orificiului este de 100 m, atunci raportul dintre diametrul real al găurii și cel vizibil din subsol este prezentat în Tabelul. 9.1.
Tabelul 9.1. Diametrul vizibil și luminozitatea unei găuri de 100 m lungime
Diametrul găurii vizibile
Luminozitatea găurii (în magnitudine stelare)
Deoarece luminozitatea cerului de la miezul zilei este cunoscută, este posibil să se calculeze strălucirea unei găuri vizibile de sub pământ și să se exprime în unități de magnitudine stelară. În tabel. 9.2 prezintă valorile diametrelor aparente și strălucirea Soarelui, a Lunii și a planetelor.
Tabelul 9.2. Diametrul vizibil și luminozitatea maximă a Soarelui, Lunii și a planetelor sistemului solar
Luminozitate maximă (în magnitudine stelare)
Să presupunem acum că poziția planetelor pe cer le permite să fie observate din subsol. Ca obiect de observație, vom alege planeta Saturn, a cărei luminozitate în timpul zilei este maximă și egală cu -0,4. De la deschiderea cu un diametru aparent de 14 '69“. Brighter decât Saturn, chiar și în cazul egalității diametrul lor aparent al planetei nu va putea să vadă același lucru se poate spune despre diametrul aparent al lui Jupiter este de 46' 86" : printr-o gaură cu un diametru aparent de 36" 90 "va rămâne, de asemenea, invizibil, este complet inutil să ia în considerare utilizarea acestei metode Uranus, care chiar și noaptea nu este vizibilă cu ochiul liber.
Astfel, pentru o astfel de metodă de observare adecvată numai Mercur, Venus și Marte, ci se rotește Pământul și, prin urmare, timpul de rezidență observat planeta în interiorul găurii este egală cu o secundă, utilizarea practică devine extrem de dificilă.
Observarea corpurilor cerești cu ajutorul unui telescop.
Această stea fix Sirius (magnitudine -1.5), găuri cu diametrul mai luminoase vizibile de 14'69“. Stelele fixe cu un diametru aparent mult mai mic și mai puțin strălucitoare decât Sirius, ar putea fi văzut, și printr-o gaură îngustă. Cu toate acestea, acest lucru devine imposibil datorită faptului că diametrul vizibil al imaginii de difracție, deși mic, este încă de 40 ".
În loc să privim cerul sub pământ prin gaură, vom folosi un telescop mai bun. După cum sa observat deja, dimensiunile unei stele fixe observate într-un telescop sunt determinate nu de diametrul lor aparent, ci de magnitudinea imaginii de difracție. Dacă diafragma telescop D exprimată în centimetri, diametrul aparent al unui cerc de difracție este de 27 / D, ceea ce înseamnă că, în cazul unui telescop cu o deschidere de 22 cm, este 1/23 „/. Așa cum se poate vedea din fig. 9.5, luminozitatea corespunzătoare a cerului este puțin mai mică decât cea a stelelor celei de-a patra magnitudine. Acest lucru înseamnă că stelele mai puțin luminoase într-un astfel de telescop nu sunt vizibile.
Pe măsură ce deschiderea telescopului crește, dimensiunile imaginii de difracție a unei stele se diminuează și, prin urmare, devine posibil să se observe stele mai puțin luminoase. Desigur, acest lucru reduce imaginea de difracție, dar diametrul aparent al stelei nu poate fi mai mic decât 1. „Faptul este că, chiar și cu aerul vreme calma fluctuează, astfel încât razele de lumină care vine din stele, ușor îndoit, în continuă schimbare direcția de propagare în unghiul 1 ". Un cunoscut stele flicker explicat prin această mișcare a aerului, care, în prezența curenților de aer este mult îmbunătățită, și crește diametrul aparent de stele până la câteva secunde unghiulare.
Deoarece creșterea apertura telescopului nu poate fi realizat cu o observație vizibil de stele, cu un diametru mai mic de 1 „“, este clar că atunci când valoarea diafragmei mai mare de 30 cm, nu se poate vedea stelele, ale căror strălucire corespunde magnitudini mai mari de 4. în Fig. 9.5 arată datele care aparțin lui Simoyas, lui Saito și Kamita, strălucirea cerului în timpul zilei și condițiile de observare a stelelor. luminozitatea acestuia vă permite să urmăriți stelele cu un diametru vizibil de 1 „și corespunde magnitudinii stelare 22.5. Aceasta înseamnă că, cu ajutorul unui telescop cu o deschidere de 30 cm, poate fi văzută numai și o astfel de stea strălucitoare. În orice caz, nu ar fi stelele diametrul vizibil mai mare de 1 ", astfel încât stelele mai puțin stralucitoare vor rămâne inaccesibile ochiului nostru. În plus, lumina împrăștiată a orașului mare va împiedica să vadă mai multe stele strălucitoare.
Studiu. BRIGHTNESS OF STARS.
În cele mai vechi timpuri, stelele erau împărțite în șase clase: cel mai strălucit se referea la primul și abia vizibil cu ochiul liber - la al șaselea. Mai târziu, când oamenii au învățat să-și măsoare strălucirea, sa descoperit că stelele primei clase depășesc cu o luminozitate o stea de clasa a șasea de circa 100 de ori. De aceea, a început să creadă că o creștere a luminozității relative de 2,512 ori (= 2.512 la [sup] 5 [/ sup] √100) echivalent cu reducerea mărimii prin unitate. Această relație se numește formula Pogson. Pe baza ei se determină magnitudinea stelarilor stelelor mai slabe. Rezultă că, atunci când este privit din creșterea vizibilă cerul subsol în diametru al găurii 10 din nou crește stelele de magnitudine vizibile cu ochiul liber de 5 unități.
Valorile stelei determină aparența, nu strălucirea reală a stelei. Pentru a putea vorbi despre strălucirea reală, este necesar să le comparăm pentru stele care se află la aceeași distanță față de observator. Deoarece luminozitatea efectivă a unei stele este invers proporțională cu cea de a doua putere a distanței de la steaua la observator, poate fi calculată din luminozitatea aparentă dacă știți distanța. În practică, strălucirea stelelor, separate de la noi, la o distanță de 32,6 ani lumină, se caracterizează prin așa-numita magnitudinea absolută și luminozitatea aparentă de stele, care este distanța de necunoscut - magnitudinea aparentă. În tabel. 9.3 prezintă magnitudinile aparente ale unor stele luminoase.
Tabelul 9.3. Magnitudinea aparentă a unor stele
Steaua polară (α a Little Ursa)
Rigel (Orion)
Capela (Charioteer)
Batelgeuse (a lui Orion)
Canopus (o Dragon)
Sirius (a> Marele câine
Castor (Gemeni)
Procyon (câine mic
Pollux (β Gemeni)
Arcturus (? Bootes)
Antares (α Scorpion)
Trimiteți-le prietenilor: