Блеск и яркость. Видимые и абсолютные звездные величины.

Информацию об астрономических объектах дает приходящий световой поток. Звезды, астероиды и некоторые другие объекты выглядят точечными источниками света. Их излучение характеризует блеск. У протяженных объектов с различными угловыми размерами характеристикой излучения кроме блеска, является яркость.

Яркостью – называется поток излучения, который проходит через перпендикулярную к данному направлению единичную площадку, соприкасающуюся с излучающей поверхностью и заключен внутри единичного телесного угла.

Рисунок 51. Яркость излучающей поверхности.

Рисунок 52. Освещенность, создаваемая телом

(10)

Σ – элемент светящейся поверхности.

Ф – световой поток, излучаемый поверхностью Σ внутри конуса с телесным углом Ω.

φ – угол оси конуса с нормалью к светящейся поверхности.

При визуальном наблюдении освещенности сетчатки:

(11)

− диаметр зрачка.

Максимальная освещенность, которую создает объект Е = В ω.

ω – телесный угол, под которым виден объект на небе.

Интенсивность видимого излучения светил определяется по создаваемой ими освещенности Е.

Блеск – это освещенность, создаваемая светилом на приемниках лучистой энергии (глаз, фотопластинка, фотоэлементы и др.). Но освещенность измеряется в люксах, а блеск измеряется в относительных единицах, называемых звездной величиной, обозначается m. Чем больше освещенность светила, тем меньше его звездная величина.

Оценку блеска звездной величины впервые до II в. до н.э. провел греческий астроном Гиппарх. Он разделил объекты на 6 классов звездных величин. Основание – свойство человеческого глаза различать источник по интенсивности излучения, если их яркость отличается приблизительно в 2,5 раза. Это стало известно науке только в XVIII веке.

Освещенности от объектов … - 5^m, - 4^m, - 3^m, -2^m, - 1^m, 0, 1^m, 2^m, 3^m… образуют убывающую геометрическую прогрессию со знаменателем 2,512.

Звездной величиной называется взятый со знаком минус логарифм по основанию 2,512 от освещенности создаваемой объектом на площадке, перпендикулярной лучам.

(12)

Разность звездных величин:

; (12,1)

(12,2)

В десятичных логарифмах:

(13)

Это формула Погсона, которую в 1856 г. при различии блеска ровно в 100 раз считать разность звездных величин равной 5.

(14)

Звезда О^m создает на границе земной атмосферы освещенность 2,54 * 10^-6 люкс, т.е. как 1 кандела (Кд) с расстояния 600 м. Во всем видимом диапазоне она создает поток 10⁶ квантов на 1 см² в секунду. В области земных лучей в интервале длин волн 1 Å- это 10³ квантов на 1 см² в секунду. Солнце в зените создает освещенность 137000 лк.

Абсолютная звездная величина

Видимые звездные величины «m» не определяют общей энергии излучения, яркости поверхности. Близкая холодная звезда может иметь видимую звездную величину меньше(казаться ярче), чем далекая горячая.

Чтобы сравнивать звезды, их потоки и освещенность надо отнести к одному расстоянию.

Выбрано стандартное расстояние – 10 пс. Абсолютная звездная величина М – это звездная величина, которую имела бы звезда, если бы находилась на расстоянии 10 пс.

Если r – расстояние до звезды, то связь звездных величин:

0,4 (m - M) = 2 lgr – 2.

M = m + 5 – 5 lgr

lgr = 1 + 0.2 (m - M)

m – M – модуль расстояния.

Таблица 4. Звездные величины некоторых ярких звезд

Звезда	Зв.велич.	Звезда	Зв.велич.
Альдебаран, α Тельца	1,06	Регул, α Льва	1,34
Ригель, β Ориона	0,34	Спика, α Девы	1,21
Капелла, α Возничего	0,21	Арктур, α Волопаса	0,24
Бетельгейзе, α Ориона	0,92*	Антарес, α Скорпиона	1,22*
Сириус, α Б.Пса	-1,58	Вега, α Лиры	0,14
Кастор, α Близнецов	1,99	Альтаир, α Орла	0,89
Процион, α М.Пса	0,48	Денеб, α Лебедя	1,33
Поллукс, β Близнецов	1,21	Фомальгаут, α Южной Рыбы	1,28

* - слегка меняет яркость.

Понятие звездной величины можно распространить и на протяженные объекты, так как они тоже создают освещенность.

Таблица 5. Фотометрические характеристики некоторых объектов