Звездный свет

Свет звезд

Звездное небо, пересечённое Млечным Путём и метеором

Звездный свет — это свет , излучаемый звездами . ^[1] Обычно он относится к видимому электромагнитному излучению звезд, отличных от Солнца , наблюдаемому с Земли ночью , хотя компонент звездного света можно наблюдать с Земли и днем .

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

Наблюдение

Наблюдение и измерение звездного света с помощью телескопов является основой для многих областей астрономии , ^[2] включая фотометрию и звездную спектроскопию . ^[3] У Гиппарха не было телескопа или какого-либо другого инструмента, который мог бы точно измерить видимую яркость, поэтому он просто делал оценки своими глазами. Он отсортировал звезды по шести категориям яркости, которые он назвал звездными величинами. ^[4] Он называл самые яркие звезды в своем каталоге звездами первой величины, а те, которые были настолько слабыми, что он едва мог их увидеть, звездами шестой величины.

Звездный свет также является заметной частью личного опыта и человеческой культуры , влияя на широкий спектр занятий, включая поэзию , ^[5] астрономию ^[2] и военную стратегию. ^[6]

Армия Соединенных Штатов потратила миллионы долларов в 1950-х годах и позже на разработку прицела звездного света , который мог усиливать звездный свет, лунный свет, отфильтрованный облаками, и флуоресценцию гниющей растительности примерно в 50 000 раз, чтобы позволить человеку видеть ночью. ^[6] В отличие от ранее разработанных активных инфракрасных систем, таких как снайперский прицел , это было пассивное устройство и не требовало дополнительного светового излучения, чтобы видеть. ^[6]

Средний цвет звездного света в наблюдаемой Вселенной — это оттенок желтовато-белого, получивший название « космический латте» .

Спектроскопия звездного света, исследование звездных спектров, была впервые предложена Йозефом Фраунгофером в 1814 году. ^[3] Можно считать, что звездный свет состоит из трех основных типов спектров: непрерывный спектр , спектр излучения и спектр поглощения . ^[1]

Освещенность звездного света совпадает с минимальной освещенностью человеческого глаза (~0,1 млx ), а лунный свет совпадает с минимальной освещенностью цветового зрения человеческого глаза (~50 млx).  ^{[7]  [8]}

Одна из старейших звезд, идентифицированных до сих пор — старейшая, но не самая далекая в данном случае — была идентифицирована в 2014 году: находясь «всего» в 6000 световых годах от нас, звезда SMSS J031300.36−670839.3, как было установлено, имеет возраст 13,8 миллиардов лет, или примерно такой же возраст, как и сама Вселенная . ^[9] Звездный свет, освещающий Землю, включает в себя и эту звезду. ^[9]

Фотография

Ночная фотография включает в себя фотографирование объектов, которые освещены в основном звездным светом. ^[10] Непосредственная съемка ночного неба также является частью астрофотографии . ^[11] Как и другие виды фотографии, ее можно использовать для научных целей и/или отдыха. ^{[12] [13]} Объекты включают ночных животных . ^[11] Во многих случаях фотография звездного света может также совпадать с необходимостью понять влияние лунного света . ^[11]

Поляризация

Было обнаружено, что интенсивность звездного света является функцией его поляризации .

Звездный свет становится частично линейно поляризованным за счет рассеяния от вытянутых межзвездных пылевых частиц, длинные оси которых имеют тенденцию быть ориентированными перпендикулярно галактическому магнитному полю . Согласно механизму Дэвиса-Гринштейна , пылевые частицы быстро вращаются с осью вращения вдоль магнитного поля. Свет, поляризованный вдоль направления магнитного поля, перпендикулярного лучу зрения, передается, в то время как свет, поляризованный в плоскости, определяемой вращающейся пылевой частицей, блокируется. Таким образом, направление поляризации можно использовать для картирования галактического магнитного поля . Степень поляризации составляет порядка 1,5% для звезд на расстоянии 1000 парсеков . ^[14]

Обычно в звездном свете обнаруживается гораздо меньшая доля круговой поляризации . Серковски, Мэтьюсон и Форд ^[15] измерили поляризацию 180 звезд в фильтрах UBVR. Они обнаружили максимальную дробную круговую поляризацию , в фильтре R. ${\displaystyle q=6\times 10^{-4}}$

Объяснение в том, что межзвездная среда оптически тонка. Звездный свет, проходящий через столб килопарсека, испытывает примерно величину экстинкции, так что оптическая глубина ~ 1. Оптическая глубина 1 соответствует средней длине свободного пробега, которая является расстоянием, которое в среднем проходит фотон до рассеяния на пылинке. Таким образом, в среднем фотон звездного света рассеивается на одной межзвездной пылинке; многократное рассеяние (которое создает круговую поляризацию) гораздо менее вероятно. Наблюдательно ^[14] доля линейной поляризации p ~ 0,015 от однократного рассеяния; круговая поляризация от многократного рассеяния идет как , поэтому мы ожидаем круговую поляризованную долю . ${\displaystyle p^{2}}$ ${\displaystyle q\sim 2\times 10^{-4}}$

Свет от ранних звезд имеет очень малую собственную поляризацию. Кемп и др. ^[16] измерили оптическую поляризацию Солнца при чувствительности ; они нашли верхние пределы для (доли линейной поляризации) и (доли круговой поляризации). ${\displaystyle 3\times 10^{-7}}$ ${\displaystyle 10^{-6}}$ ${\displaystyle p}$ ${\displaystyle q}$

Межзвездная среда может производить циркулярно поляризованный (CP) свет из неполяризованного света путем последовательного рассеяния от вытянутых межзвездных зерен, выровненных в разных направлениях. Одной из возможностей является скрученное выравнивание зерен вдоль луча зрения из-за изменения галактического магнитного поля; другой возможностью является прохождение луча зрения через несколько облаков. Для этих механизмов максимальная ожидаемая доля CP равна , где — доля линейно поляризованного (LP) света. Кемп и Вольстенкрофт ^[17] обнаружили CP в шести звездах раннего типа (без собственной поляризации), что они смогли приписать первому механизму, упомянутому выше. Во всех случаях в синем свете. ${\displaystyle q\sim p^{2}}$ ${\displaystyle p}$ ${\displaystyle q\sim 10^{-4}}$

Мартин ^[18] показал, что межзвездная среда может преобразовывать свет LP в CP путем рассеивания от частично выровненных межзвездных зерен, имеющих сложный показатель преломления. Этот эффект наблюдался для света от Крабовидной туманности Мартином, Иллингом и Энджелом. ^[19]

Оптически толстая околозвездная среда может потенциально производить гораздо большее CP, чем межзвездная среда. Мартин ^[18] предположил, что свет LP может стать CP вблизи звезды путем многократного рассеяния в оптически толстом асимметричном околозвездном пылевом облаке. Этот механизм был использован Бастьеном, Робертом и Надо ^[20] для объяснения CP, измеренного в 6 звездах типа Т-Тельца на длине волны 768 нм. Они обнаружили максимальное CP, равное . Серковски ^[21] измерил CP для красного сверхгиганта NML Лебедя и в долгопериодической переменной M-звезде VY Canis Majoris в полосе H, приписав CP многократному рассеянию в околозвездных оболочках . Хризостому и др. ^[22] обнаружили CP с q до 0,17 в области звездообразования Orion OMC-1 и объяснили его отражением звездного света от выровненных сплющенных зерен в пылевой туманности. ${\displaystyle q\sim 7\times 10^{-4}}$ ${\displaystyle q=7\times 10^{-3}}$ ${\displaystyle q=2\times 10^{-3}}$

Круговая поляризация зодиакального света и диффузного галактического света Млечного Пути была измерена на длине волны 550 нм Вольстенкрофтом и Кемпом. ^[23] Они нашли значения , которые выше, чем у обычных звезд, предположительно из-за многократного рассеяния на частицах пыли. ${\displaystyle q\sim 5\times 10^{-3}}$

Смотрите также

• Список самых ярких звезд
• эффект Пуркинье
• Солнечный свет
• Лунный свет

Ссылки

1. Robinson, Keith (2009). Starlight: Введение в звездную физику для любителей. Springer Science & Business Media. С. 38–40. ISBN 978-1-4419-0708-0.
2. Macpherson, Hector (1911). Романтика современной астрономии. JB Lippincott. стр. 191. Starlight astronomy.
3. JB Hearnshaw (1990). Анализ звездного света: сто пятьдесят лет астрономической спектроскопии. Архив CUP. стр. 51. ISBN 978-0-521-39916-6.
4. Астрономия . https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/Astronomy-Draft-20160817.pdf: Университет Райса. 2016. стр. 761. ISBN 1938168283 - через Open Stax. 
5. Уэллс Хоукс Скиннер – Исследования по литературе и сочинению для средних школ, обычных школ и ... (1897) – Страница 102 (ссылка на электронную книгу Google)
6. Popular Mechanics – январь 1969 г. – «Как армия научилась видеть в темноте» Морта Шульца (ссылка на Google Books)
7. Шлитер, Пол (1997–2009). «Радиометрия и фотометрия в астрономии».
8. Обзоры IEE, 1972, стр. 1183
9. "Древняя звезда может быть старейшей в известной Вселенной". Space.com . 10 февраля 2014 г.
10. Роуэлл, Тони (2 апреля 2018 г.). Sierra Starlight: Астрофотография Тони Роуэлла. Расцвет. ISBN 9781597143134– через Google Книги.
11. Ray, Sidney (23 октября 2015 г.). Научная фотография и прикладная визуализация. CRC Press. ISBN 9781136094385– через Google Книги.
12. Рэй, Сидни (2015-10-23). ​​Научная фотография и прикладная визуализация. CRC Press . ISBN 9781136094385.
13. Рэй, Сидни (2015-10-23). ​​Научная фотография и прикладная визуализация. CRC Press. ISBN 9781136094385.
14. Fosalba, Pablo; Lazarian, Alex ; Prunet, Simon; Tauber, Jan A. (2002). «Статистические свойства поляризации галактического звездного света». Astrophysical Journal . 564 (2): 762–772. arXiv : astro-ph/0105023 . Bibcode : 2002ApJ...564..762F. doi : 10.1086/324297. S2CID  53377247.
15. Серковски, К.; Мэтьюсон и Форд (1975). «Зависимость межзвездной поляризации от длины волны и отношение полного к селективному поглощению». Astrophysical Journal . 196 : 261. Bibcode : 1975ApJ...196..261S. doi : 10.1086/153410 .
16. Kemp, JC; et al. (1987). «Оптическая поляризация Солнца, измеренная с чувствительностью в десять миллионов». Nature . 326 (6110): 270–273. Bibcode :1987Natur.326..270K. doi :10.1038/326270a0. S2CID  4316409.
17. Кемп, Джеймс К.; Уолстенкрофт (1972). "Межзвездная круговая поляризация: данные для шести звезд и зависимость от длины волны". Astrophysical Journal . 176 : L115. Bibcode :1972ApJ...176L.115K. doi : 10.1086/181036 .
18. Martin (1972). «Межзвездная круговая поляризация». MNRAS . 159 (2): 179–190. Bibcode :1972MNRAS.159..179M. doi : 10.1093/mnras/159.2.179 .
19. Мартин, ПГ; Иллинг, Р.; Энджел, ДЖ. РП (1972). «Открытие межзвездной круговой поляризации в направлении Крабовидной туманности». MNRAS . 159 (2): 191–201. Bibcode :1972MNRAS.159..191M. doi : 10.1093/mnras/159.2.191 .
20. Бастейн, Пьер; Роберт и Надо (1989). «Круговая поляризация в звездах типа Т Тельца. II — Новые наблюдения и доказательства многократного рассеяния». Astrophysical Journal . 339 : 1089. Bibcode :1989ApJ...339.1089B. doi :10.1086/167363.
21. Серковски, К. (1973). "Инфракрасная круговая поляризация NML Лебедя и VY Большого Пса". Astrophysical Journal . 179 : L101. Bibcode : 1973ApJ...179L.101S. doi : 10.1086/181126 .
22. Златоуст, Антонио; и др. (2000). «Поляриметрия молодых звездных объектов - III. Круговая поляриметрия ОМС-1». МНРАС . 312 (1): 103–115. Бибкод : 2000MNRAS.312..103C. CiteSeerX 10.1.1.46.3044 . дои : 10.1046/j.1365-8711.2000.03126.x . S2CID  17595981. 
23. Wolstencroft, Ramon D.; Kemp (1972). "Круговая поляризация ночного неба". Astrophysical Journal . 177 : L137. Bibcode : 1972ApJ...177L.137W. doi : 10.1086/181068.