Звёздный свет - NiNa.Az

У этого термина существуют и другие значения, см. Starlight.

Звёздный свет или Свет звёзд (англ. Starlight) — это видимое излучение, испускаемое звёздами. Обычно оно относится к видимому электромагнитному излучению звёзд, отличных от Солнца, наблюдаемому с Земли ночью, хотя компонент звёздного света наблюдается с Земли и в дневное время.

Звёздное небо, пересечённое Млечным Путём и метеором.

Солнечный свет — это термин, используемый для обозначения звёздного света Солнца, наблюдаемого в дневное время. В ночное время альбедо описывает солнечные отражения от других объектов Солнечной системы, включая лунный свет, свет планет и зодиакальный свет.

Наблюдение

Наблюдение и измерение звёздного света с помощью телескопов является основой для многих областей астрономии, включая фотометрию и звёздную спектроскопию. У Гиппарха не было телескопа или какого-либо прибора, который мог бы точно измерить видимую яркость, поэтому он просто делал оценку на глаз. Он разделил звезды на шесть категорий яркости, которые назвал магнитудами. Самые яркие звезды в своём каталоге он назвал звёздами первой величины, а те, которые были настолько тусклыми, что он едва мог их разглядеть — звёздами шестой величины.

Звёздный свет также является заметной частью личного опыта и человеческой культуры, влияя на разнообразные виды деятельности, включая поэзию, астрономию, и военную стратегию: звёздные датчики, обычно ориентированные помимо Солнца на Канопус, применяются для ориентирования во многих спутниковых и ракетных системах, включая военные.

Армия США потратила миллионы долларов в 1950-х годах и далее на разработку оптического прицела, который мог усиливать свет звёзд, лунный свет, отфильтрованный облаками, и флуоресценцию гниющей растительности примерно в 50 000 раз, чтобы человек мог видеть ночью. В отличие от ранее разработанных активных инфракрасных систем, таких как снайперская, это было пассивное устройство и не требовало дополнительного излучения света, чтобы видеть ночью.

Средний цвет звёздного света в наблюдаемой Вселенной — это желтовато-белый оттенок, которому дали название «космический латте».

Спектроскопия звёздного света была впервые применена Йозефом Фраунгофером в 1814 году. Можно считать, что звёздный свет состоит из трёх основных типов спектров: непрерывного спектра, спектра излучения и спектра поглощения.

Освещённость звёздного света совпадает с минимальной освещённостью человеческого глаза (~0,1 млк), в то время как лунный свет совпадает с минимальной освещённостью человеческого глаза для цветового зрения (~50 млк). Суммарная яркость всех звёзд соответствует звёздной величине −5 и немного больше яркости Венеры .

Старейший звёздный свет

Самая старая из найденных звёзд (по состоянию на 10 февраля 2014 года) — звезда была обнаружена с помощью телескопа SkyMapper в обсерватории Сайдинг-Спринг в Австралии.

Одна из самых старых звёзд, обнаруженных на данный момент (в данном случае самая старая, но не самая далёкая) была идентифицирована в 2014 году: находясь на расстоянии «всего» 6 000 световых лет, звезда SMSS J031300.36-670839.3 была определена возрастом 13,8 миллиарда лет, что примерно соответствует возрасту самой Вселенной. Свет звезды, освещающий Землю, будет включать эту звезду.

Фотография

Ночная фотография включает в себя съёмку объектов, освещённых преимущественно звёздным светом. Непосредственная съёмка ночного неба также является частью астрофотографии. Как и другие фотографии, она может использоваться для занятий наукой и/или отдыха. Объекты исследования включают ночных животных. Во многих случаях фотосъёмка звёздного света может также пересекаться с необходимостью понять влияние лунного света.

Поляризация

Было замечено, что интенсивность звёздного света зависит от его поляризации.

Поляризация света, испускаемого нейтронной звездой

Звёздный свет становится частично линейно поляризованным в результате рассеяния от вытянутых зёрен межзвёздной пыли, длинные оси которых направлены перпендикулярно галактическому магнитному полю. Согласно механизму Дэвиса-Гринштейна, зерна быстро вращаются с осью вращения вдоль магнитного поля. Свет, поляризованный вдоль направления магнитного поля, перпендикулярного линии визирования, пропускается, а свет, поляризованный в плоскости, определяемой вращающимся зерном, блокируется. Таким образом, направление поляризации может быть использовано для картирования галактического магнитного поля. Степень поляризации составляет порядка 1,5 % для звёзд на расстоянии 1 000 парсек.

Обычно в звёздном свете наблюдается гораздо меньшая доля круговой поляризации. Серковски, Мэтьюсон и Форд измерили поляризацию 180 звёзд в фильтрах UBVR. Они обнаружили максимальную дробную круговую поляризацию в размере ${\displaystyle q=6\times 10^{-4}}$, в фильтре R.

Объяснение заключается в том, что межзвёздная среда оптически тонкая. Звёздный свет, проходящий через килопарсековую колонну, подвергается экстинкции примерно на величину, так что оптическая глубина ~ 1. Оптическая глубина 1 соответствует среднему свободному пути, то есть расстоянию, которое в среднем проходит фотон, прежде чем рассеяться от пылевого зерна. Таким образом, в среднем фотон звёздного света рассеивается от одного межзвёздного зерна; многократное рассеяние (которое приводит к круговой поляризации) гораздо менее вероятно. Наблюдательно, доля линейной поляризации p ~ 0,015 от однократного рассеяния; циркулярная поляризация от многократного рассеяния имеет вид ${\displaystyle p^{2}}$поэтому мы ожидаем, что циркулярно поляризованная доля ${\displaystyle q\sim 2\times 10^{-4}}$.

Свет от звёзд раннего типа имеет очень слабую внутреннюю поляризацию. Кемп и другие измерили оптическую поляризацию Солнца с чувствительностью ${\displaystyle 3\times 10^{-7}}$; они обнаружили верхние пределы ${\displaystyle 10^{-6}}$ для обеих ${\displaystyle p}$ (доля линейной поляризации) и ${\displaystyle q}$ (доля круговой поляризации).

Межзвёздная среда может создавать циркулярно поляризованный (CP) свет из неполяризованного света путём последовательного рассеяния от вытянутых межзвёздных зёрен, выровненных в разных направлениях. Одна из возможностей — извилистое выравнивание зёрен вдоль линии визирования из-за изменения галактического магнитного поля; другая — линия визирования проходит через несколько облаков. Для этих механизмов максимальная ожидаемая доля CP составляет ${\displaystyle q\sim p^{2}}$, где ${\displaystyle p}$ — доля линейно поляризованного (LP) света. Кемп и Вулстенкрофт обнаружили CP у шести звёзд раннего типа (без собственной поляризации), которые они смогли объяснить первым механизмом, упомянутым выше. Во всех случаях ${\displaystyle q\sim 10^{-4}}$ в синем свете.

Мартин показал, что межзвёздная среда может преобразовывать свет LP в CP путём рассеяния от частично выровненных межзвёздных зёрен, имеющих сложный показатель преломления. Этот эффект наблюдался для света от Крабовидной туманности Мартином, Иллингом и Энджелом.

Оптически толстая околозвёздная среда потенциально может создавать гораздо большие CP, чем межзвёздная среда. Мартин предположил, что свет LP может стать CP вблизи звезды в результате многократного рассеяния в оптически толстом асимметричном околозвёздном пылевом облаке. На этот механизм ссылались Бастьен, Роберт и Надо для объяснения CP, измеренного у 6 звёзд Т-Таури на длине волны 768 нм. Они обнаружили, что максимальное значение CP ${\displaystyle q\sim 7\times 10^{-4}}$. Серковски измерил CP ${\displaystyle q=7\times 10^{-3}}$ для красного сверхгиганта NML Cygni и ${\displaystyle q=2\times 10^{-3}}$ в долгопериодической переменной М-звезде VY Canis Majoris в Н-диапазоне, приписывая CP многократному рассеянию в околозвёздных оболочках. Chrysostomou и др. обнаружили CP с ${\displaystyle q}$ до 0,17 в звездообразующей области Ориона OMC-1 и объяснили это отражением звёздного света от выровненных зёрен продолговатой формы в пылевой туманности.

Круговая поляризация зодиакального света и диффузного галактического света Млечного Пути была измерена на длине волны 550 нм Вулстенкрофтом и Кемпом. Они обнаружили значения ${\displaystyle q\sim 5\times 10^{-3}}$, что выше, чем для обычных звёзд, предположительно из-за многократного рассеяния от зёрен пыли.

Галерея

• Изображение галактики Центавр А в видимом диапазоне.
• Звёздное скопление Вестерлунд 2 в галактике Млечный Путь, возраст которого оценивается примерно в один-два миллиона лет.
• Национальный парк Деосай в Пакистане.
• Галактика Андромеды.
• Звёздные следы, созданные из 14 фотографий (экспозиция 2 минуты).
• Галактика NGC 2683 из созвездия Рыси.
• Шаровидное звёздное скопление Омега Центавра (NGC 5139), снятое космическим телескопом Хаббл.

Примечания

Комментарии

1. Снято в свете звезд камерой Canon 60D с длинной выдержкой.
2. ^[англ.] - это тип фотографии, в которой используется длительная выдержка для запечатления суточных кругов - видимого движения звезд на ночном небе из-за вращения Земли.

Источники

1. Robinson, Keith. Starlight: An Introduction to Stellar Physics for Amateurs. — Springer Science & Business Media, 2009. — P. 38–40. — ISBN 978-1-4419-0708-0. Источник  (неопр.). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 23 марта 2022 года.
2. Macpherson, Hector. The romance of modern astronomy. — J.B. Lippincott, 1911. — P. 191. — «Starlight astronomy.».
3. J. B. Hearnshaw. The Analysis of Starlight: One Hundred and Fifty Years of Astronomical Spectroscopy. — CUP Archive, 1990. — P. 51. — ISBN 978-0-521-39916-6. Источник  (неопр.). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 23 марта 2022 года.
4. Astronomy. https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/Astronomy-Draft-20160817.pdf Архивная копия от 7 октября 2016 на Wayback Machine: Rice University. 2016. p. 761. ISBN 1938168283- via Open Stax.
5. Wells Hawks Skinner — Studies in literature and composition for high schools, normal schools, and … (1897) — Page 102 (Google eBook link)
6. Popular Mechanics — Jan 1969 — «How the Army Learned to See in the Dark» by Mort Schultz Архивная копия от 4 мая 2021 на Wayback Machine (Google Books link)
7. Ivan K. Baldry, Karl Glazebrook, Carlton M. Baugh, et al. The 2dF Galaxy Redshift Survey: Constraints on Cosmic Star Formation History from the Cosmic Spectrum (англ.) // The Astrophysical Journal. — 2002. — 20 April (vol. 569, no. 2). — P. 582–594.
8. Schlyter, Paul. Radiometry and photometry in astronomy  (неопр.) (1997–2009). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 7 декабря 2013 года.
9. IEE Reviews, 1972, page 1183 Архивная копия от 5 марта 2022 на Wayback Machine
10. Ancient Star May Be Oldest in Known Universe  (неопр.). Space.com (10 февраля 2014). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 28 августа 2021 года.
11. Rowell, Tony. Sierra Starlight: The Astrophotography of Tony Rowell. — Heyday, 2018-04-02. — ISBN 9781597143134. Источник  (неопр.). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 23 марта 2022 года.
12. Ray, Sidney. Scientific Photography and Applied Imaging. — CRC Press, 2015-10-23. — ISBN 9781136094385. Источник  (неопр.). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 24 марта 2022 года.
13. Ray, Sidney. Scientific Photography and Applied Imaging : [англ.]. — CRC Press, 2015-10-23. — ISBN 9781136094385. Источник  (неопр.). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 5 мая 2021 года.
14. Ray, Sidney. Scientific Photography and Applied Imaging : [англ.]. — CRC Press, 2015-10-23. — ISBN 9781136094385. Источник  (неопр.). Дата обращения: 24 марта 2022. Архивировано 5 мая 2021 года.
15. Fosalba, Pablo; ; Prunet, Simon; Tauber, Jan A. (2002). Statistical Properties of Galactic Starlight Polarization. Astrophysical Journal. 564 (2): 762–772. arXiv:astro-ph/0105023. Bibcode:2002ApJ...564..762F. doi:10.1086/324297.
16. Serkowski, K.; Mathewson and Ford (1975). Wavelength dependence of interstellar polarization and ratio of total to selective extinction. Astrophysical Journal. 196: 261. Bibcode:1975ApJ...196..261S. doi:10.1086/153410.
17. Kemp, J. C.; et al. (1987). The optical polarization of the Sun measured at a sensitivity of parts in ten million. Nature. 326 (6110): 270–273. Bibcode:1987Natur.326..270K. doi:10.1038/326270a0.
18. Kemp, James C.; Wolstencroft (1972). Interstellar Circular Polarization: Data for Six Stars and the Wavelength Dependence. Astrophysical Journal. 176: L115. Bibcode:1972ApJ...176L.115K. doi:10.1086/181036.
19. Martin (1972). Interstellar circular polarization. MNRAS. 159 (2): 179–190. Bibcode:1972MNRAS.159..179M. doi:10.1093/mnras/159.2.179.
20. Martin, P.G.; Illing, R.; Angel, J. R. P. (1972). Discovery of interstellar circular polarization in the direction of the Crab nebula. MNRAS. 159 (2): 191–201. Bibcode:1972MNRAS.159..191M. doi:10.1093/mnras/159.2.191.
21. Bastein, Pierre; Robert and Nadeau (1989). Circular polarization in T Tauri stars. II - New observations and evidence for multiple scattering. Astrophysical Journal. 339: 1089. Bibcode:1989ApJ...339.1089B. doi:10.1086/167363.
22. Serkowski, K. (1973). Infrared Circular Polarization of NML Cygni and VY Canis Majoris. Astrophysical Journal. 179: L101. Bibcode:1973ApJ...179L.101S. doi:10.1086/181126.
23. Chrysostomou, Antonio; et al. (2000). Polarimetry of young stellar objects - III. Circular polarimetry of OMC-1. MNRAS. 312 (1): 103–115. Bibcode:2000MNRAS.312..103C. CiteSeerX 10.1.1.46.3044. doi:10.1046/j.1365-8711.2000.03126.x.
24. Wolstencroft, Ramon D.; Kemp (1972). Circular Polarization of the Nightsky Radiation. Astrophysical Journal. 177: L137. Bibcode:1972ApJ...177L.137W. doi:10.1086/181068.