Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Апреля 2013 в 12:37, реферат
Первая часть данной работы посвящается изучению именно этих основных фотометрических величин (световой поток, сила света, и др).
В целях хорошего усвоения теоретических знаний во второй и третьей частях даются примеры решений задач и задачи для самостоятельного решения.
Задачи для самостоятельного решения имеют не упорядоченный характер, и это способствует по мнении авторов более глубокому усвоению материала.
Светимость звезд. Абсолютная звездная величина.
Видимая звездная величина. Наблюдая звездное небо в черте освещенного огнями города, мы видим только небольшое количество ярких звезд. Если наблюдать звездное небо в местности, где нет ярких огней, особенно в безлунную ночь, то наряду с яркими звездами можно увидеть менее яркие и совсем слабые. Звезды различают по видимой яркости, или, как говорят астрономы, по блеску.
Термин «звездная величина» характеризует не размер, а только блеск звезды, т.е. характеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Исследования показали, что световые потоки, приходящие к нам от звезд, различны. Так, например, световой поток от ярчайшей звезды неба Сириуса в 750 раз больше светового потока едва различимой невооруженным глазом звезды 61 Лебедя. С другой стороны, световой поток Солнца в 2·1010 раз больше светового потока Сириуса. Столь большое различие в световых потоках звезд делает неудобным использование этой величины. Вместо нее применяют видимую звездную величину m которая связана со световым потоком Ф соотношением
где С некоторая постоянная, выбираемая так, чтобы видимые звездные величины соответствовали шкале древнегреческого астронома Гиппарха, который во II в. до н. э. разделил звезды на шесть величин в зависимости от их блеска. Наиболее яркие звезды получили название звезд 1-й звездной величины, самые слабые из звезд, доступные для наблюдения невооруженным глазом, называют звездами 6-й величины. Из формулы (15) следует, что увеличению светового потока в 100 раз соответствует уменьшение видимой звездной величины ровно на пять единиц.
Уменьшение видимой звездной величины на одну единицу означает увеличение светового потока в 2,512 раза.
Поэтому световой поток от звезд 6-й величины в 100 раз меньше светового потока от звезд 1-й величины.
Чем больше блеск звезды, тем меньше ее видимая звездная величина.
Точные измерения блеска звезд потребовали введения дробных и даже Отрицательных звездных величин. Самая яркая звезда северного полушария неба Вега (a-Лиры), ее звездная величина 0,14. Видимая звездная величина самой яркой звезды всего неба - Сириуса - равна 1,58; Солнца - 26,7, а Луны в полнолуние - 12,5.
Светимость. Одной из важнейших физических характеристик звезды является светимость L - это световая энергия, излучаемая звездой в единицу времени. Световой поток звезды зависит от ее расстояния до наблюдателя. Светимость звезды не зависит от положения наблюдателя. Светимость Солнца равна приблизительно 4·1026 Дж/с. Это очень большая величина. Выработанная человечеством энергия всех видов меньше одной тысячной доли энергии, излучаемой Солнцем за секунду.
Найдем соотношение, связывающее светимость L звезды с ее видимой звездной величиной и расстоянием до наблюдателя.
Пусть наблюдатель находится на расстоянии R от звезды. Окружим звезду сферой радиуса R. Световой поток получим, разделив светимость на площадь сферы:
Подставив в формулу (15) выражение (16), получим
Абсолютная звездная величина. Представим себе, что все звезды расположились на одинаковом расстоянии от нас R=10пк. Для этого ближайшим звездам пришлось бы отодвинуться, а большинству звезд приблизиться к нам. Сравнивая теперь видимые звездные величины звезд, можно было бы судить о том, какая звезда излучает больше энергии.
Абсолютной звездной величиной М называется та видимая звездная величина,
которую имела бы звезда на расстоянии 10пк. Если в формулу (17) подставить R=10пк, то вместо т нужно написать М
Вычитая из (18) равенство (17), получаем
или
По формуле (19) можно определить абсолютную звездную величину, если известны видимая звездная величина т и расстояние R до звезды. Если Солнце отодвинуть на расстояние 10пк, то оно превратится в звездочку со звездной величиной М=+4,9. Абсолютная звездная величина Сириуса М=+1,4. Абсолютные звездные величины очень ярких звезд отрицательны и доходят до М=-9. Знание абсолютной звездной величины звезды заменяет знание ее светимости, так же как знание видимой звездной величины заменяет знание светового потока звезды.
Уменьшение абсолютной звездной величины на одну единицу означает увеличение светимости звезды в 2,512 раза.