 |
Астронет: К. А. Постнов/ГАИШ Лекции по Общей Астрофизике для Физиков http://variable-stars.ru/db/msg/1170612/node17.html |
<< 3.2 Телескопы и приемники | Оглавление | 3.4 Ограничения на точность >>
3.3 Астрономическое intermezzo: Звездные величины
Так как основная информация о небесных телах получается в оптичеcким и
близком к нему диапазонах (ИК, УФ), остановимся на специфических единицах
измерения потоков излучения на этих длинах волн (
А),
которые повсеместно используются в астрофизике.
Сделаем простые оценки характерных потоков излучения,
с которыми имеем дело в астрофизике.
а) Поток энергии от Солнца. Болометрическая светимость Солнца
эрг/с, расстояние до Земли
см, откуда полный поток
электромагнитной энергии Солнца на Земле
эрг/см
/c.
б) Звезда типа Солнца из центра Галактики (
кпк)
(1пк=
см). Из-за
уменьшения принимаемого потока от источника обратно пропорционально квадрату
расстояния до него
поток на Земле от звезды типа Солнца с 10 кпк
, почти на 19 порядков слабее!
Поэтому для удобства в астрономии используются логарифмическая шкала потоков (ср. децибелы в акустике). Это тесно связано с биологическими особенностями человеческих органов чувств. Человеческое восприятие (зрение, слух) реагирует на сигналы именно в логарифмическом отношении (т.н. психофизический закон Вебера-Фехнера: если раздражение возрастает в геометрической прогрессии, ощущение возрастает в арифметической прогрессии).
3.3.1 Определение
Исторически в астрономии приняты следующие единицы экспозиции (энергии, попадающей на детектор за время выдержки).
Звездные величины - мера относительного блеска звезд -
введены Гиппархом Родосским во 2 в. до н.э., как 5 степеней блеска звезд.
Математически определение звездных величин было сформулировано
англ. астрономом Погсоном в 1859 г. для разницы двух звездных величин
и 
:
- освещенности, создаваемые источником на детекторе.
Коэффициент в формуле (3.5) выбран таким образом, что освещенность
от звезды 5-й величины в 100 раз слабее, чем от звезды 0-й величины. Знак
минус в формуле (3.5) - дань исторической традиции (яркие звезды
имеют меньшую, в т.ч. отрицательную, звездную величину). Так как
[освещенность] = [поток]x[время выдержки], то формулу Погсона можно
переписать в терминах потоков излучения, принимаемых детектором. Очевидно,
ослабление блеска источника на 5 звездных величин соответствует ослаблению
потока в 100 раз.
За 0-пункт шкалы зв. величин принимают звезду спектрального класса А0 (в
настоящее время это звезда 
Lyr Вега). "Цвет" звезды с
распределением энергии в спектре 
определяется как разница
звездных величин на разних длинах волн:
-- постоянная, зависящая от конкретного приемника и полосы
пропускания фильтра в данном диапазоне длин волн. В настоящее время часто
употребляют систему цветов U (от "ultraviolet",
), B
(от "blue",
),
V (от "visual",
).
Отметим важное приближенное соотношение:
Нуль-пункт (т.е. звезда 0-й зв. величины)
соответствует определенному потоку квантов с длиной волны 
A
A,
то поток квантов от звезды нулевой величины в видимой области спектра
Современные крупные телескопы могут измерять потоки от звезд до 28 звездной величины.
3.3.2 Абсолютная звездная величина M
По определению это звездная величина, которую имел бы источник (звезда,
галактика, и т.п.) на расстоянии в 10 пк. Пусть звезда находится на
расстоянии 
и имеет видимую звездную величину 
. Учитывая зависимость
изменения принимаемого потока излучения от источника с расстоянием
, непосредственно из формулы Погсона получаем:
учитывает межзвездное поглощение света).
Пример: Солнце.
1. Сначала определим видимую звездную величину (сравнивая поток от Солнца,
скажем, с Вегой)
2. из формулы (3.9) получаем:
Физический смысл абсолютной звездной величины вытекает из ее связи со
светимостью источника. Действительно, так как абсолютная звездная величина
по определению всегда относится к стандартному расстоянию 10 пк, то
Если из каких-либо соображений известна абсолютная звездная величина светила и сделана оценка поглощения света в его направлении, то, измеряя видимую звездную величину, получаем оценку расстояния до него, т.к. правая часть формулы (3.9) есть функция расстояния. Абсолютные величины различных звезд лежат в широком диапазоне от -10 (яркие голубые сверхгиганты) до +18 (слабые коричневые карлики).
<< 3.2 Телескопы и приемники | Оглавление | 3.4 Ограничения на точность >>