Яркость и цвет звёзд

Разность в пять звёздных величин соответствует отношению яркостей ровно 100, поэтому Сириус выглядит примерно в 25 раз ярче Полярной.

Шкала в обратном порядке

Видимую яркость звёзд астрономы измеряют по шкале звёздных величин. Сначала это всех удивляет: меньшие числа означают большую яркость. Идея возникла ещё в древности. В своём каталоге 2 века Птолемей разделил звёзды на шесть классов: самые яркие относились к первой величине, а самые тусклые из видимых к шестой. В 1856 году Норман Погсон придал шкале математическую точность. Он определил разность в пять звёздных величин как отношение яркостей ровно 100. Тогда одной величине соответствует корень пятой степени из 100, примерно 2.512.

Для самых ярких объектов шкалу пришлось продолжить за 1, поэтому их звёздные величины близки к нулю или отрицательны. В Каталоге ярких звёзд Вега имеет величину 0.03, а Сириус, самая яркая звезда ночного неба, −1.46. Планеты бывают ещё ярче: Венера достигает примерно −4. На тусклом конце шкалы Погсон принял величину 6 за предел видимости без телескопа, хотя под по-настоящему тёмным небом зоркий глаз способен различить и более слабые звёзды.

Как сравнить яркость

Чтобы сравнить две звезды, найди разность их звёздных величин Δm и возведи 2.512 в степень Δm, а точнее вычисли 10^(0.4 × Δm). У Сириуса (−1.46) и Полярной (2.02) разность составляет 3.48, поэтому Сириус выглядит в 10^(0.4 × 3.48) ≈ 24.7 раза ярче. Между Сириусом и Денебом (1.25) разность 2.71, поэтому Сириус примерно в 12 раз ярче. Звезда 6-й величины примерно в 244 раза тусклее Веги. Речь о видимой яркости, то есть о том, насколько яркими звёзды кажутся с Земли. На самом деле Денеб входит в число самых мощных по светимости звёзд, доступных нашему наблюдению. Он выглядит скромнее лишь из-за огромного расстояния.

Сколько звёзд можно увидеть?

В Каталоге ярких звёзд 9110 объектов: почти все звёзды до величины 6.5. Подсчёт записей даёт 5080 звёзд величины 6.0 и ярче на всём небе. В каждый момент над горизонтом находится только половина неба, а у горизонта свет ослабевает, проходя через толстый слой воздуха. Поэтому даже идеальной ночью можно увидеть не больше пары тысяч звёзд. В городе уличное освещение делает фон неба светлее и скрывает слабые звёзды. Часто остаются видимыми лишь звёзды ярче 3-й или 4-й величины. Во всём каталоге только 518 звёзд величины 4.0 и ярче. Эти 518 звёзд и ещё несколько более слабых, входящих в рисунки созвездий, показаны в модели этого курса.

Цвета звёзд

Присмотрись: не все звёзды белые. Бетельгейзе заметно оранжевая, Ригель бело-голубой, Антарес красноватый, Капелла желтоватая. Цвет указывает на температуру поверхности: более холодные звёзды светятся красным и оранжевым, более горячие белым и голубым. Астрономы измеряют цвет, сравнивая яркость через синий фильтр (B) и жёлто-зелёный (V). Разность B−V называют показателем цвета. У горячего бело-голубого Ригеля B−V близок к нулю (−0.03 по каталогу); у Бетельгейзе он равен 1.85, у Антареса 1.83. Модель переводит B−V каждой звезды в цвет с помощью стандартного приближения, поэтому оранжевые гиганты зимнего и летнего неба хорошо выделяются.

Почему слабые звёзды кажутся белыми, даже если они красные? Колбочкам, клеткам глаза, различающим цвет, нужно больше света, чем работающим в темноте палочкам. При низкой яркости откликаются только палочки, а они не различают цвета. Поэтому цвет легче заметить у самых ярких звёзд, а бинокль, собирающий больше света, показывает звёздные цвета гораздо лучше невооружённого глаза.