Яркость и расстояние

Сириус выглядит ярче Ригеля, хотя Ригель излучает в тысячи раз больше света: он примерно в 100 раз дальше.

Два смысла яркости

Свеча на столе может казаться ярче маяка на горизонте. Астрономы различают эти понятия. Видимая яркость описывает, насколько яркой звезда выглядит отсюда. Светимость показывает, сколько света звезда действительно излучает, в ваттах или солнечных единицах. Сириус является самой яркой звездой ночного неба благодаря сочетанию довольно большой светимости, около 26 солнечных по формуле прошлого урока, и близости: 8.6 светового года. Ригель на расстоянии примерно 860 световых лет излучает как примерно 120 000 Солнц, но выглядит слабее Сириуса.

Связывает их закон обратных квадратов. Звёздный свет распространяется по сфере, площадь которой растёт как квадрат радиуса. На вдвое большем расстоянии тот же свет покрывает вчетверо большую площадь, поэтому квадратный метр получает четверть прежней энергии. На вдесятеро большем расстоянии получает сотую часть. Ригель в 860 ÷ 8.6 = 100 раз дальше Сириуса, что само по себе делает его в 10 000 раз слабее. Его светимость лишь примерно в 4700 раз больше светимости Сириуса A, поэтому в итоге он выглядит тусклее.

Световые годы и парсеки

Расстояния до звёзд настолько велики, что километры неудобны. Световой год равен пути света за год, примерно 9.46 триллиона км. Это расстояние, а не время. NASA указывает для Проксимы Центавра 4.24 светового года, около 40 триллионов км, для Альфы Центавра A и B 4.37. Поскольку свету нужно время, каждую звезду мы видим в прошлом: по замечанию NASA, глядя на Бетельгейзе, находящуюся по его оценке примерно в 700 световых годах, ты видишь свет, покинувший её около 700 лет назад.

Профессиональные астрономы чаще используют парсек, напрямую связанный с измерением близких расстояний. При движении Земли вокруг Солнца близкая звезда немного смещается на фоне далёких, как твой палец при поочерёдном закрывании глаз. Половина годичного смещения составляет угол параллакса. Звезда с параллаксом в одну угловую секунду (1/3600 градуса) находится на расстоянии одного парсека, примерно 3.26 светового года. Расстояние в парсеках = 1 ÷ параллакс в угловых секундах. Параллакс Проксимы около 0.77 угловой секунды, крупнейший среди звёзд. Миссия Gaia ESA измеряет параллаксы значительно более миллиарда звёзд.

Звёздные величины

Старейшую шкалу яркости обычно связывают с греческим астрономом Гиппархом: считается, что он назвал самые яркие звёзды первой величиной, а самые слабые видимые шестой. Современная шкала сохраняет обратное направление: меньшее число означает большую яркость, но задаёт точные шаги. Разница в 5 величин соответствует отношению ровно 100, а в 1 величину примерно 2.512. Видимая величина Солнца −26.74, Сириуса около −1.46, поэтому Солнце выглядит примерно в 13 миллиардов раз ярче. Абсолютная величина показывает яркость со стандартного расстояния 10 парсеков; у Солнца она +4.83: слабая звезда, едва различимая в тёмном месте.