Что мешает нам днем наблюдать за звездами
Почему звезды светятся и почему их не видно днем
Почему звезды светятся: Pixabay
Почему звезды светятся? Почему некоторые из них такие яркие на ночном небе, а другие едва заметны? От чего зависит цвет звезды? Современной науке удалось ответить на все эти и многие другие вопросы, касающиеся далеких небесных тел. Сегодня об этом может узнать каждый.
Что такое звезды
Звезды — основные небесные тела наравне с планетами и спутниками. От последних они отличаются тем, что излучают свет, а не просто отражают его. Ежедневно мы наблюдаем за самой большой звездой в нашей системе — за Солнцем. Именно его свет и тепло сделали возможной жизнь на Земле.
Что такое звезды на небе? Огромные межзвездные облака из светящихся разреженных газов называют газовыми диффузными туманностями. В их состав входит главным образом водород, кислород, гелий и азот. Такие газовые (или диффузные) туманности — колыбель для молодых звезд, которые рождаются так же, как некогда родилась наша Солнечная система.
Таким образом, звезда в небе — шарообразное скопление газов, удерживающее форму с помощью сил гравитации, а также излучающее свет. Ее основные составляющие — газы (в большинстве случаев гелий и водород) с твердыми минеральными частицами.
Звезды на небе ученые классифицировали и выделили такие группы:
Основными параметрами, по которым предсказывают физические характеристики звезд, считаются их масса и химический состав.
Почему светят звезды
Почему звезды светятся: Freepick
Звезда рождается из скопления газов, которые сжимает собственная гравитация. Во время этого процесса:
Вместе с колоссальным объемом тепловой энергии происходит световое излучение. Частично этот свет достигает Земли, и именно это явление мы наблюдаем, когда видим звезды ночью.
Таким свойством наделены исключительно звезды. Когда мы видим спутник нашей планеты Луну или планету Венеру, то они всего лишь отражают свет других звезд. И только последние — это самостоятельные объекты светового излучения, связанного с выбросом энергии.
Жизнь звезд такова:
Процесс звездообразования непрерывен, и звезды продолжают возникать и сегодня.
Почему звезды не видно днем
Идеальным временем для наблюдения за звездным небом считается последний летний месяц. В темные вечера прозрачный августовский воздух дает возможность насладиться невероятным зрелищем. Кроме того, в это время часто происходят звездопады.
У каждой звезды есть свой жизненный цикл. На разных этапах ее свет меняется. Чем ближе конец существования, тем холоднее становится звезда. Ее можно узнать по пульсирующему мерцающему свечению.
Днем звезды тоже светят так же, как и по ночам. Но их далекий свет затмевается солнечным — светом самой близкой к нам звезды. Ночью этот «занавес» словно открывается, и тогда мы наблюдаем за удивительными космическими красотами: планетами, созвездиями, туманностями и другими элементами Вселенной.
Интересно, что у каждой звезды свой цвет. Известны голубые, белые, оранжевые звезды и даже такие, которые переливаются разными оттенками. Это объясняется разной температурой газов, которые входят в их состав. Так, самые горячие звезды голубые, за ними следуют белые. Немного менее теплые — желтые, а самые холодные — оранжевые и красные.
Откуда звезды берут энергию
Звездное небо: Freepick
Чтобы ответить на этот вопрос, надо вернуться к тому, из чего состоит звезда. Большая ее часть — водород, который прекрасно горит с выделением энергии. Но для этого ведь нужен кислород, которого в звезде нет. Как же происходит «звездное горение»?
Горение — химический процесс своеобразной перетасовки атомов между молекулами, в ходе которого выделяется тепловая энергия. Чудовищный жар в звездных недрах делает невозможным существование молекул, они распадаются, а их составные части (атомы, ядра) перетасовываются. Так происходит образование новых химических атомов с другими химическими свойствами. Это так называемые ядерные реакции.
Согласно исследованиям ученых-физиков, источник звездной энергии заключается в непрерывном образовании атомов гелия из атомов водорода:
Что же происходит при старении и выгорании звезды? Водород становится гелием, а гелий может превратиться в более тяжелый элемент. Так и происходит непрерывное изменение химического состава Вселенной. Отсюда можно сделать вывод и о том, что в момент рождения нашей Вселенной в ней преобладал водород.
Со временем количество тяжелых элементов становится больше, чем количество водорода. Часть вещества звезды с этими элементами уходит в межзвездную газовую среду. Чем меньше остается топлива, тем сложнее звезде поддерживать свою жизнедеятельность и все так же ярко светить. После израсходования запасов водорода жизненный цикл светила завершается.
Вот мы и ответили на вопрос, почему звезды светятся. Физики занимались этой загадкой в течение нескольких веков, выдвигали гипотезы, которые потом опровергали, но все же нашли ответ. Нет сомнений, что в будущем нас ждет еще много интересных астрономических открытий.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Почему не видно звезд [1/2]
Наша Вселенная состоит из нескольких триллионов галактик. Солнечная система находится внутри достаточно крупной галактики, общее количество которых во Вселенной ограничено несколькими десятками миллиардов единиц.
Почему не видно звезд днем?
(Пример шкалы видимого блеска различных астрономических объектов)
Шкала звездных величин видимого блеска различных астрономических объектов является логарифмической: разница в видимом блеске астрономических объектов на одну звездную величину соответствует разнице в 2,512 раз, а разница в 5 звездных величин соответствует разнице в 100 раз
Почему не видно звезд в городе?
Кроме проблем наблюдения звезд на дневном небе существует проблема наблюдения звезд на ночном небе в населенных пунктах (вблизи крупных городов и промышленных предприятий). Световое загрязнение в этом случае вызвано искусственным излучением. Примером такого излучения можно назвать уличное освещение, подсвеченные рекламные плакаты, газовые факелы промышленных предприятий, прожекторы развлекательных мероприятий.
В феврале 2001 года любитель астрономии из США Джон Э.Бортль создал световую шкалу для оценки светового загрязнения неба и опубликовал её в журнале Sky&Telescope. Эта шкала состоит из девяти делений:
1. Абсолютно темное небо
При таком ночном небе на нём не только отчетливо виден Млечный Путь, но отдельные облака Млечного Пути отбрасывают ясные тени. Также в деталях виден и зодиакальной свет с противосиянием (отражение солнечного света от пылинок находящихся по другую сторону от линии Солнце-Земля). На небе невооруженным глазом видны звезды до 8 звездной величины, фоновая яркость неба составляет 22 звездных величины на квадратную угловую секунду.
2. Натуральное темное небо
При таком ночном небе на нем отлично виден Млечный Путь в деталях и зодиакальный свет вместе с противосиянием. Невооруженный глаз показывает звезды с видимой яркостью до 7.5 звездных величин, фоновая яркость неба близка к 21.5 звездной величине на квадратную угловую секунду.
При таком небе зодиакальный свет и Млечный путь продолжает быть хорошо видимым с минимумом деталей. Невооруженный глаз показывает звезды до 7 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 21 звездной величине на квадратную угловую секунду.
4. Небо переходной местности между деревнями и пригородами
При таком небе Млечный Путь и зодиакальный свет продолжает быть видимым с минимум деталей, но лишь частично – высоко над уровнем горизонта. Невооруженный глаз показывает звезды до 6.5 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 21 звездной величине на квадратную угловую секунду.
5. Небо окрестностей городов
При таком небе, зодиакальный свет и Млечный Путь видны крайне редко, в идеальных погодных и сезонных условиях. Невооруженный глаз показывает звезды до 6 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 20.5 звездной величине на квадратную угловую секунду.
6. Небо пригородов городов
При таком небе, зодиакальный свет не наблюдается ни при каких условиях, а Млечный путь с трудом просматривается только в зените. Невооруженный глаз показывает звезды до 5.5 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 19 звездной величине на квадратную угловую секунду.
7. Небо переходной местности между пригородами и городами
На таком небе, ни при каких условиях не наблюдается ни зодиакальный свет, ни Млечный путь. Невооруженный глаз показывает звезды только до 5 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 18 звездной величине на квадратную угловую секунду.
На таком небе невооруженным глазом можно заметить лишь несколько самых ярких рассеянных звездных скоплений. Невооруженный глаз показывает звезды только до 4.5 звездной величины, фоновая яркость неба меньше 18 звездных величин на квадратную угловую секунду.
9. Небо центральной части городов
На подобном небе из звездных скоплений можно увидеть лишь Плеяды. Невооруженный глаз в лучшем случае показывает звезды до 4 звездной величины.
(Схематичный пример сравнения различных вариантов неба согласно шкале Бортля)
Световое загрязнение от жилых, индустриальных, транспортных и других объектов экономики современной человеческой цивилизации приводит к необходимости создания крупнейших астрономических обсерваторий в высокогорных районах, которые максимально отдалены от объектов экономики человеческой цивилизации. В этих местах соблюдаются специальные правила по ограничению уличного освещения, минимальному движению транспорта ночью, строительству жилых домов и транспортной инфраструктуры. Похожие правила действуют в специальных охранных зонах старейших обсерваторий, которые расположены вблизи крупных городов. К примеру, в 1945 году в радиусе 3 км вокруг Пулковской обсерватории вблизи Санкт-Петербурга была организована защитная парковая зона, в которой было запрещено крупное жилищное или промышленное производство. В последние годы участились попытки организации строительства жилых зданий в этой защитной зоне в связи с высокой стоимостью земли вблизи одного из крупнейших мегаполисов России. Похожая ситуация наблюдается вокруг астрономических обсерваторий в Крыму, которые находятся в регионе крайне привлекательном для туризма
(Ночные наблюдения со спутников позволяют беспристрастно картографировать регионы поверхности Земли с различной освещённостью)
На изображении от NASA хорошо видно, что наиболее сильно освещены районы Западной Европы, восточной части континентальной части США, Японии, прибрежной части Китая, Ближнего Востока, Индонезии, Индии, южного побережья Бразилии. С другой стороны минимальное количество искусственного света характерно для полярных областей (особенно Антарктиды и Гренландии), районов Мирового океана, бассейнов тропических рек Амазонка и Конго, высокогорного Тибетского плато, пустынных районов северной Африки, центральной части Австралии, северных районов Сибири и Дальнего Востока.
В июне 2016 года в журнале Science было опубликовано подробное исследование по теме светового загрязнения различных регионов нашей планеты (“The new world atlas of artificial night sky brightness“). Исследование показало, что более 80% жителей планеты и более 99% жителей США и Европы живут в условиях сильного светового загрязнения. Больше трети жителей планеты лишены возможности наблюдать Млечный Путь, среди них 60% европейцев и почти 80% североамериканцев. Экстремальное световое загрязнение характерно для 23% земной поверхности между 75 градусами северной широты и 60 градусами южной широты, а также для 88% поверхности Европы и почти половины поверхности США. Кроме того в исследование отмечается, что энергосберегающие технологии по переводу уличного освещения с ламп накаливания на светодиодные лампы приведет к росту светового загрязнения примерно в 2.5 раза. Это связано с тем, что максимум светового излучения светодиодных ламп с эффективной температурой в 4 тысячи Кельвинов приходится на синие лучи, где сетчатка человеческого глаза обладает максимальной светочувствительностью.
(Карта искусственного светового загрязнения в процентах от естественного освещения)
Согласно исследованию максимальное световое загрязнение наблюдается в дельте Нила в районе Каира. Это обусловлено чрезвычайно высокой плотностью населения египетского мегаполиса: 20 миллионов жителей Каира живут на площади в половину тысячи квадратных километров. Это означает среднюю плотность населения в 40 тысяч человек на квадратный километр, что примерно в 10 раз больше средней плотности населения в Москве. В некоторых районах Каира средняя плотность населения превышает 100 тысяч человек на квадратный километр. Другие области с максимальной засветкой находятся в областях городских агломераций Бонн-Дортмунд (вблизи границы между Германией, Бельгией и Нидерландами), на Паданской равнине в северной Италии, между городами США Бостон и Вашингтон, вокруг английских городов Лондон, Ливерпуль и Лидс, а также в районе азиатских мегаполисов Пекин и Гонконг. Для жителей Парижа необходимо проехать как минимум 900 км до Корсики, центральной Шотландии или провинции Куэнка в Испании, чтобы увидеть темное небо (уровень светового загрязнения меньше 8% от естественного освещения). А чтобы жителю Швейцарии увидеть чрезвычайно темное небо (уровень светового загрязнения меньше 1% от естественного освещения), то ему придется преодолеть уже более 1360 км до северо-западной части Шотландии, Алжира или Украины
Максимальная степень отсутствия темного неба характерна для 100% территории Сингапура, 98% территории Кувейта, 93% Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ), 83% Саудовской Аравии, 66% Южной Кореи, 61% Израиля, 58% Аргентины, 53% Ливии и 50% Тринидад и Тобаго. Возможность наблюдать Млечный Путь отсутствует у всех жителей небольших государств Сингапур, Сан-Марино, Кувейт, Катар и Мальта, а также у 99%, 98% и 97% жителей ОАЭ, Израиля и Египта соответственно. Странами с наибольшей долей территории, где отсутствует возможность наблюдать Млечный Путь, являются Сингапур и Сан-Марино (по 100%), Мальта (89%), Западный берег (61%), Катар (55%), Бельгия и Кувейт (по 51%), Тринидад и Тобаго, Нидерланды (по 43%) и Израиль (42%).
С другой стороны минимальным световым загрязнением отличаются Гренландия (лишь 0.12% её территории обладает засвеченным небом), Центральноафриканская Республика (ЦАР) (0.29%), тихоокеанская территория Ниуэ (0.45%), Сомали (1.2%) и Мавритания (1.4%).
Несмотря на продолжающийся рост мировой экономики вместе с увеличением энергопотребления наблюдается и рост астрономической образованности населения. Ярким примером этого стала ежегодная международная акция “Час Земли” по выключению света большинством населения в последнюю субботу марта. Первоначально эта акция была задумана Всемирным фондом дикой природы (WWF), как попытка популяризации энергосбережения и снижения выбросов парниковых газов (борьба с глобальным потепление). Однако вместе с тем приобрел популярность и астрономический аспект акции – стремление сделать небо мегаполисов более приспособленным для любительских наблюдений хотя бы на непродолжительное время. Впервые акция была осуществлена в Австралии в 2007 году, а уже в следующем году она получила распространение во всём мире. С каждым годом в акции принимает всё большее число участников. Если в 2007 году в акции участвовало 400 городов 35 стран мира, то в 2017 году участвовали уже более 7 тысяч городов 187 стран мира.
(Час Земли в Париже в 2017 году)
Вместе с тем можно отметить минусы акции, которые заключаются в повышенном риске аварий в энергосистемах мира по причине резкого одновременного выключения и включения огромного количества электроприборов. Кроме того статистика говорит о сильной корреляции отсутствия уличного освещения с ростом травматизма, уличной преступности и другими чрезвычайными происшествиями.
В следующей части: Почему не видно звезд на снимках с МКС?
Почему в дневное время звёзды не видны?
Многих из нас интересовало, почему на небе не видно звёзд днём. Ведь они никуда не исчезают, не отдаляются, но человеческий глаз всё ещё не в состоянии их рассмотреть при свете солнца. Учёные давно выяснили этот вопрос, но, тем не менее, многие люди до сих пор с трудом могут разобраться в причинах данного явления.
Звёзды и солнце
Каждая звезда является газовым шаром внушительных размеров, которые излучают свой собственный свет. Это ключевое отличие от планет и спутников: они создают свет, отражая солнечные лучи своей поверхностью, звёзды же имеют собственное свечение (потому что им нечем отражать лучи солнца).
В этом и заключается основная причина, почему их не видно днём. Кроме нее, стоит рассмотреть некоторые другие нюансы:
В атмосфере находится большое количество элементов. Это углекислый газ, водород и десятки других газообразных веществ (в том числе молекулы воды), которые невозможно увидеть невооружённым взглядом.
Когда лучи Солнца проходят сквозь атмосферу, они имеют определённый цвет в зависимости от длины цветовой волны:
Солнце – это тоже звезда, но лучи которой настолько яркие, что они буквально затмевают свечение любых других звёзд и даже планет. Все прочие объекты в космосе также нельзя увидеть, поскольку их свечение значительно слабее солнечного.
Таким образом, звёзды невозможно увидеть днём, даже если переместиться в другую точку планеты (из-за рассеивания лучей в атмосфере). Также имеет большое значение наличие упомянутых элементов в воздухе:
Причиной этого является наличие множества источников света (которые создаёт солнце). Поэтому свечение звёзд банально не доходит до поверхности планеты, а если всё же и достигает – рассеиваемые лучи Солнца полностью нивелируют его воздействие. Именно поэтому звёзды невозможно увидеть днём.
С другой стороны, люди всё же могут увидеть одну звезду при дневном свете. Но лишь самую яркую из всех возможных – как раз таки Солнце.
Почему из-за Солнца не видно других звёзд?
Всё очень просто: Солнце является единственной звездой в нашей солнечной системе. Все остальные звёзды расположены гораздо дальше, за её пределами. Именно поэтому их невозможно увидеть днём – они слишком далеко, и их сияние перебивается, рассеивается под воздействием лучей солнца.
Также Солнце состоит из нескольких слоёв, которые отличают его от остальных (изученных) звёзд. Да, оно состоит из газов, но вокруг него имеется постоянно движущаяся атмосфера, которая превышает диаметр самого Солнца в 3 и даже 4 раза. Эта внешняя атмосфера – лишь первый слой из множества других, из которых и состоит Солнце.
Учитывая всё это, вновь подтверждается факт, что звёзды невозможно увидеть днём из-за данного «гиганта», который благодаря своей структуре излучает настолько яркое свечение, что перебить его невозможно ничем.
Одновременно с этим влияет ещё и строение человеческого глаза:
Таким образом, вновь подтверждается, что Солнце гораздо ярче других звёзд. А также становится понятно, что человек не может воспользоваться своими глазами так, чтобы сфокусироваться не на лучах Солнца, а на более отдалённых объектах.
Хотя и этого будет недостаточно, ведь из-за преломления и рассеивания света остальные звёзды полностью сливаются с небом, лучами солнца и молекулами веществ. Даже техника не сможет рассмотреть звёзды днём, что уж говорить о человеческом зрении?
Как можно увидеть звёзды днём?
Древние учёные, Аристотель и Плиний, писали в своих трудах о том, что звёзды можно увидеть днём из глубокого колодца, пещеры или длинной печной трубы. Это довольно расхожее мнение: кто-то утверждает, что это истинная правда, а некоторые называют подобные изречения вселенской глупостью.
Более современным примером является Роберт Болл, который в 1889 году утверждал, что, оказавшись в длинной печной трубе смог разглядеть на дневном небе несколько звёзд. Он считал, что в тёмной узкой трубе зрение любого человека становится значительно более чётким.
И в этом есть некоторый смысл: попав со света в тёмное помещение, невозможно ничего увидеть. Но как только глаза привыкнут к темноте, можно без проблем различать находящиеся в комнате объекты.
Однако, к сожалению, нет достоверных фактов, которые могли бы подтвердить данную теорию. А вот опровергнуть её поспешило немало людей. Вот самые известные из них:
В итоге учёные пришли к мысли, что древние естествоиспытатели могли воспринять за звёзды маленькие пылинки, которые поднимались вверх (из-за спуска наблюдателя) и медленно парировали на фоне видимого неба. В тёмной шахте, колодце и ином тёмном помещении солнечный свет очень красиво отражается на крошечных объектах. Вследствие чего такое явление могло восприниматься за звёзды, хотя на самом деле это не так.
Получается, что нет способа увидеть звёзды днём? Оказывается, есть, но повторить такой эксперимент в лабораторных условиях невозможно. То есть не получится воссоздать подобную ситуацию человеческими силами и ресурсами – солнечное затмение.
То самое, во время которого между человеческим взглядом и солнцем становится луна. В этот момент на Землю попадает минимальное количество света и становится неестественно темно прямо в разгар рабочего дня. Из-за того, что солнечный свет не достаёт до планеты, сияние отдалённых звёзд больше не будет преломляться или рассеиваться, и звёзды можно будет увидеть днём.
Видны ли звезды днем (видео)?
Из этого видеоролика Вы узнаете, можно ли днем увидеть звезды, как устроен и воспринимает свет человеческий глаз, а также почему днем на небе видно только звезду Солнце.
Получается, что технически звёзды всё же можно разглядеть в дневное время. Однако это невозможно сделать иными способами из-за законов физики и строения глазного яблока человека. Рассеивание света и преломление лучей от отдалённых объектов космоса не позволяет их увидеть даже через телескоп. Особенно, когда этому мешает излучение нашего Солнца.
Почему из колодца звезды можно увидеть даже днем?
Существует старое и довольно распространенное убеждение, что днем из глубокого колодца можно увидеть звезды. Время от времени это утверждают вполне авторитетные авторы. Более двух тысячелетий назад древнегреческий философ Аристотель писал, что звезды могут быть видны днем из глубокой пещеры. Позже римский ученый Плиний повторил то же самое, заменив пещеру колодцем. Немало писателей упоминало об этом в своих произведениях: помните, у Киплинга — “звезды видны в полдень со дна глубокого ущелья”. А Роберт Болл в своей книге “Star-Land” (Бостон, 1889 г.) дает подробные рекомендации, как наблюдать днем звезды со дна высокой печной трубы, объясняя эту возможность тем, что в темной печной трубе зрение человека становится более острым. Например, журналист газеты “Комсомольская правда” Леонид Репин в номере от 24 мая 1978 года писал: “Говорят, что и среди бела дня можно увидеть звезды на небе, если спуститься в глубокий колодец. Однажды я решил проверить, правда ли это, спустился в шестидесятиметровый колодец, а звезд так и не смог разглядеть. Только маленький квадратик ослепительно синего неба”.
Может ли колодец уменьшить яркость неба для находящегося внутри него наблюдателя так, чтобы из него можно было увидеть звезды? В принципе, чисто геометрически, может, перекрыв все поле зрения за исключением маленькой области, поток света от которой будет сравним с потоком света от звезды. Но для этого сидящему на дне колодца наблюдателю отверстие должно быть видно под углом менее одной минуты. При диаметре колодца в 1 м его глубина должна быть более 1/sin1’=3.4 км! При этом отверстие колодца наблюдателю будет видно лишь как светлая точка, яркость которой увеличится лишь на мгновение, если какая либо звезда пройдет точно через зенит. При всем желании трудно считать данную процедуру “наблюдением звездного неба”.Таким образом, поверие о наблюдении звезд днем из глубокого колодца, как, впрочем, и из высокой трубы, оказалось мифом. Однако откуда он взялся? Об этом можно лишь догадываться. Возможно, находясь на дне колодца или шахты, кто-то действительно заметил проходящую по небу Венеру. Но это очень маловероятно и в принципе возможно лишь в тропических странах, где Венера бывает видна в зените. Более правдоподобно, что, опустившись в колодец или глубокую пещеру, люди замечали на фоне темных стен освещенные Солнцем пылинки. Возможно, их и принимали за звезды.