Блеск многих звезд подвергается изменениям. В одних случаях эти изменения заметны невооруженным глазом, а в других они требуют особых способов измерения. Изменения блеска звезд различны также и по времени, в течение которого они происходят: одни звезды заметно изменяют свой блеск за несколько минут, другие в течение десятков и сотен дней. Звезды, меняющие свой блеск, называются переменными. Примером переменных звезд может служить звезда дельта Цефея, изменяющая за каждые 128 часов 47 минут свой блеск в два раза. Не следует смешивать изменения блеска самих звезд с быстрыми и постоянно наблюдаемыми переливами их света - мерцанием. Мерцание вызывается преломлением лучей света при их прохождении сквозь разные слои земной атмосферы.

Объяснение изменений переменных звезд заключается в том, что подобные звезды - цефеиды периодически то, как бы раздуваются, увеличиваясь в размерах, то сжимаются. При этом изменяются размеры звезд и их температура. Все цефеиды - гиганты, звезды большой светимости, многие из них сверхгиганты, к ним относятся звезды с наибольшей светимостью. Чем больше светимость, тем больше период изменения блеска любой цефеиды. Установив наблюдениями период изменения блеска звезды-цефеиды, можно вычислить ее светимость. А это значит, что можно вычислить расстояние до этой звезды. Если в каком-либо очень далеком скоплении звезд обнаружена цефеида, то по наблюдениям определяют период изменения ее блеска, а отсюда и светимость. А после этого можно вычислить, на каком расстоянии находится эта цефеида, если она при данной светимости представляется нам по своему видимому блеску звездой какой-то величины. А так как цефеида находится в звездном скоплении, то расстояние до нее является расстоянием до звездного скопления. Размеры скопления, как бы не были они велики, ничтожны по сравнению с расстоянием до него, а это значит, что все входящие в него звезды находятся на приблизительно одинаковых расстояниях от нас. Периоды изменения блеска цефеид бывают от нескольких десятков минут до 40 суток. Ряд звезд изменения блеска, которых сопровождается также изменением их температуры, имеют периоды почти до двух лет. Это так называемые долгопериодические переменные звезды. Одна из них находится в созвездии Кита. Ее обозначают греческой буквой "омикрон". В наибольшем блеске она почти также ярка, как и Полярная звезда. В наименьшем блеске она видна только в телескоп. За такое удивительное изменение блеска эту звезду называют "Мира", что по-латыни значит "удивительная". Ее период около 330 суток.

Среди переменных звезд наблюдаются и такие, периоды у которых непостоянны. Они называются полуправильными и неправильными переменными звездами.

Существуют звезды, которые внезапно и очень быстро изменяют свой блеск, разгораясь можно сказать на глазах наблюдателей: в течение нескольких десятков часов звезда увеличивает свой блеск в десятки и сотни тысяч раз. Это происходит, когда запас ядерного топлива звезды подходит к концу, перестает гореть ядерная "печь" в центре звезды, и давление, которое поддерживает равновесие в огромном газовом шаре, уменьшается. Тогда ядро звезды сжимается и превращается в нейтронную звезду. При этом высвобождается огромный поток энергии. Он срывает внешнюю газовую оболочку звезды, происходит яркая вспышка. В момент вспышки звезда на несколько дней становится ярче сотен миллиардов обычных звезд целой галактики. После вспышки блеск такой звезды начинает ослабевать, сначала довольно быстро, а затем очень-очень медленно. Через несколько лет звезда становится опять такой же, какой она была до вспышки. Эти звезды получили название - новые. Раньше думали, что это только что появившиеся звезды. Но все эти звезды существовали и ранее - их цвет обнаруживается достаточно слабым на фотоснимках звездного неба, сделанных раньше. Некоторые из новых звезд, а может быть, и все вспыхивают неоднократно. Так внезапно вспыхивать и увеличиваться в размерах со скоростью, равной сотням километров в секунду, могут очень горячие звезды, имеющие особое, неустойчивое состояние. При вспышке их наружные газовые слои срываются и с огромной скоростью несутся в пространство. С течением времени эти газы совершенно рассеиваются.

В редких случаях наблюдаются вспышки сверхновых звезд. Они отличатся тем, что их светимость во время вспышки бывает в десятки и сотни миллионов раз больше светимости Солнца. За всю историю человечества наблюдалось только несколько вспышек сверхновых звезд: в 185, 394, 1006, 1054, 1181, 1572 и в 1604 годах.