ดาวที่กระพริบเป็นสีต่างๆ ทำไมดวงดาวถึงกระพริบตาแต่ไม่มีดาวเคราะห์?

ดาวระยิบระยับ

ดวงดาวไม่กระพริบตาด้วยตัวเอง- ความประทับใจนี้เกิดขึ้นโดยผู้สังเกตการณ์บนโลกเมื่อเขารับรู้แสงของดวงดาวหลังจากที่มันผ่านชั้นบรรยากาศไปแล้ว นี่เป็นเงื่อนไขที่ขาดไม่ได้สำหรับการกะพริบ หากคุณสังเกตดาวดวงหนึ่งจากอวกาศ มันจะไม่กระพริบตา

นักบินอวกาศสำรวจดวงดาวจากดวงจันทร์ซึ่งไม่มีชั้นบรรยากาศ เห็นท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวที่ส่องแสงสม่ำเสมอไม่กะพริบ แต่ที่นี่บนโลกที่ปกคลุมไปด้วยบรรยากาศ "ผ้าห่ม" หนาทึบ รังสีของดาวฤกษ์จะหักเหหลายครั้งในทิศทางที่ต่างกันก่อนที่จะถึงพื้นผิว

ดวงดาวเริ่มกระพริบตาเมื่อไหร่?

แสงจากดาวฤกษ์จะกะพริบเมื่อออกจากชั้นบรรยากาศกับ ความหนาแน่นสูงให้เป็นชั้นที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า ทำไม มวลอากาศรอบตัวเราไม่ได้หยุดนิ่ง พวกมันเคลื่อนไหวสัมพันธ์กันตลอดเวลา อากาศอุ่นขึ้นไปอันเย็นลงไป อากาศหักเหแสงแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่อแสงผ่านจากชั้นอากาศที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าไปยังชั้นที่มีความหนาแน่นสูง แสงจะเริ่มกะพริบ ในเวลาเดียวกัน โครงร่างของดวงดาวจะพร่ามัวและภาพก็จะใหญ่ขึ้น ความเข้มของการแผ่รังสีจากดวงดาวซึ่งก็คือความสว่างนั้นเปลี่ยนแปลงไป ดาวดวงนี้มองเห็นได้ชัดเจนมากหรือมืดไปแล้ว แต่กลับมองเห็นได้ชัดเจนมาก การเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงเหล่านี้มีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า "การเรืองแสงวาบ" แต่เราจะเรียกมันว่า " ริบหรี่».

ไม่ใช่ดาวทุกดวงจะกระพริบตา

ตัวอย่างเช่น ดาวเคราะห์เรืองแสงจากการสะท้อนกลับ แสงแดดและอย่ากระพริบตา ดาวศุกร์และดาวอังคารดูเหมือนดาวฤกษ์ดวงใหญ่ที่สว่างไสวบนท้องฟ้า แต่ต่างกันตรงที่ไม่กระพริบตา ทำไม ดาวเคราะห์อยู่ใกล้โลกมากขึ้น และเรามองว่ามันเป็นดิสก์ขนาดเล็กแทนที่จะเป็นจุดเล็กๆ แสงสะท้อนจากส่วนต่างๆ ของจาน แม้ว่าจะมีการหักเหในลักษณะเดียวกันทุกประการ แต่ก็หักเหต่างกัน แสงจ้าสะท้อนจากบางส่วนของดิสก์ และแสงหรี่ลงจากส่วนอื่นๆ วินาทีต่อมาพวกเขาก็เปลี่ยนสถานที่ ความเข้มเฉลี่ยของการแผ่รังสีจากพื้นผิวทั้งหมดของดิสก์ยังคงที่ ดังนั้นดิสก์ของดาวเคราะห์จึงเรืองแสงด้วยแสงที่สม่ำเสมอและไม่กะพริบ

จะแยกดาวฤกษ์ออกจากดาวเคราะห์ได้อย่างไร?

ดาวเคราะห์สามารถแยกแยะได้จากดาวฤกษ์โดยธรรมชาติของการแผ่รังสี: ดวงดาวกระพริบตา แต่ไม่มีดาวเคราะห์- อันที่จริง นี่ไม่ใช่วิธีที่ไม่ดีในการแยกแยะดาวเคราะห์ออกจากดวงดาว แต่หากมีความตื่นเต้นอย่างมากในชั้นบรรยากาศของโลก เช่น พายุเฮอริเคน ดาวเคราะห์ก็อาจจะเริ่มสั่นไหว ดวงอาทิตย์ของเราก็เป็นดวงดาวเช่นกัน แต่มันอยู่ใกล้โลกมากกว่าดวงดาวที่เราเห็นในเวลากลางคืนมาก พระอาทิตย์ไม่ใช่จุดบนท้องฟ้า เรารับรู้ว่าดวงอาทิตย์เป็นจานดิสก์ขนาดใหญ่ที่ส่องแสงสม่ำเสมอ หากดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกหลายล้านล้านกิโลเมตร มันก็จะสูญหายไปในหมู่ดาวดวงอื่นๆ และจะกระพริบตาเหมือนกับพวกมัน การกระพริบของดวงดาวนั้นสวยงามมากและสามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับกวีได้แต่สำหรับนักดาราศาสตร์แล้ว นี่เป็นเรื่องน่าปวดหัวจริงๆ แม้ว่าท้องฟ้าจะแจ่มใสมาก แต่มวลอากาศเคลื่อนที่ขนาดใหญ่ก็เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ ที่เรียกว่าการรบกวน ซึ่งทำให้การสังเกตและการถ่ายภาพดาวเป็นเรื่องยากมาก

เวลาที่ดีที่สุดสำหรับการสังเกตทางดาราศาสตร์คือคืนที่อากาศแจ่มใสและมีบรรยากาศที่สงบและไม่ถูกรบกวน เมื่อบรรยากาศเหนือกล้องโทรทรรศน์สงบ นักดาราศาสตร์สังเกตด้วยทัศนวิสัยที่ดีและแทบไม่มีการกะพริบ ด้วยการพัฒนาของยุคอวกาศ กล้องโทรทรรศน์อันทรงพลังถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจร โดยที่นักวิทยาศาสตร์สังเกตภาพที่แท้จริงของความเงียบของจักรวาล และตรวจสอบดวงดาวที่ส่องแสงด้วยความสงบอันเป็นนิรันดร์

แม้จะไม่ใช่นักดาราศาสตร์ คุณก็สามารถแยกแยะดวงดาวจากดาวเคราะห์ในท้องฟ้ายามค่ำคืนได้อย่างง่ายดาย ดาวเคราะห์ส่องแสงสม่ำเสมอและจากโลกดูเหมือนวงกลมเล็กๆ ที่มีขอบเรียบ

ดวงดาวไม่ได้ส่องแสงเช่นนี้ - พวกมันดูเหมือนจะกระพริบตาและระยิบระยับและสามารถมีเฉดสีที่แตกต่างกันได้ ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น?

แสงดาวและชั้นบรรยากาศของโลก

การแวววาวของดาวฤกษ์ที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ไม่ใช่สมบัติของดวงดาว แต่เป็นคุณลักษณะของการรับรู้ทางสายตาจากโลก คุณอาจสังเกตเห็นว่าดวงดาวระยิบระยับมีสีสันเป็นพิเศษในคืนที่หนาวจัดหรือทันทีหลังฝนตก?

ความจริงก็คือสาเหตุที่ทำให้ดวงดาวระยิบระยับนั้นเป็นเพราะบรรยากาศ ดวงดาวเปล่งแสงซึ่งระหว่างทางมายังโลกผ่านชั้นบรรยากาศต่างๆ และเป็นที่ทราบกันดีว่ามีแสงต่างกัน

รังสีดาวต้องทะลุผ่านบริเวณบรรยากาศที่มีความหนาแน่นและอุณหภูมิต่างกัน และส่งผลโดยตรงต่อการหักเหของรังสีแสง ส่วนของชั้นก๊าซที่มีความหนาแน่นต่างกันทำให้เกิดการหักเหของแสงหลายทิศทาง



เราไม่ควรลืมว่ามวลอากาศกำลังเคลื่อนที่: กระแสน้ำอุ่นลอยขึ้นด้านบน กระแสน้ำเย็นไหลลงสู่พื้นผิวโลก อากาศจะหักเหแสงแตกต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่อแสงของดาวฤกษ์เคลื่อนจากชั้นบรรยากาศความหนาแน่นสูงไปยังชั้นบรรยากาศที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าและในทางกลับกัน ดาวฤกษ์จะกะพริบ ความสว่างของดวงดาวเองก็เปลี่ยนไปเช่นกัน พวกมันมืดลงแล้วส่องแสงอีกครั้ง

นักวิทยาศาสตร์เรียกกระบวนการนี้ว่าประกายแวววาว นอกจากนี้ กระบวนการเปล่งแสงจากดวงดาวยังได้รับอิทธิพลจากกระแสน้ำวนปั่นป่วนที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต่างกันในระดับความสูงที่ต่างกัน

ส่วนต่างๆ ของบรรยากาศกระทำกับลำแสง เช่น เลนส์ที่มีความโค้งเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา รังสีที่ส่องผ่าน "เลนส์" พิเศษเหล่านี้กระจัดกระจายหรือรวมตัวกันอีกครั้ง นอกจากนี้ยังมาพร้อมกับการกระเจิงสีด้วย ดังนั้นดาวฤกษ์ที่อยู่ต่ำเหนือขอบฟ้าจึงสามารถเปลี่ยนสีได้

ยิ่งคุณอยู่สูงจากพื้นโลกเท่าไร การแวววาวของดวงดาวก็จะยิ่งสังเกตเห็นได้น้อยลงเท่านั้น - ชั้นของบรรยากาศจะบางลง เอฟเฟกต์แสงที่มีต่อรังสีของแสงจะลดลง ด้วยเหตุนี้หอดูดาวทางวิทยาศาสตร์จึงมักถูกตั้งให้สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้บนภูเขา - จากที่นั่น การสังเกตดวงดาวจะง่ายกว่าโดยไม่ถูกรบกวนจากแสงแวววาวที่รุนแรง



ไม่มีบรรยากาศในอวกาศ และจากข้อมูลของนักบินอวกาศและภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ ดวงดาวในนั้นส่องสว่างด้วยแสงที่สม่ำเสมอและสงบ

ทำไมดาวเคราะห์ไม่กระพริบตา?

ดาวเคราะห์ส่องแสงสม่ำเสมอเนื่องจากตั้งอยู่ใกล้กับพื้นผิวโลกมากกว่าดวงดาวมาก เราเห็นดวงดาวเป็นจุดที่แวววาว ในขณะที่ตามองว่าดาวเคราะห์เป็นดิสก์ขนาดเล็กที่มีลักษณะกลมสนิทเนื่องจากความสว่างของพวกมัน ความจริงก็คือโดยธรรมชาติของดาวเคราะห์แล้ว ดาวเคราะห์นั้นแตกต่างจากดาวฤกษ์ตรงที่พวกมันไม่ปล่อยแสงของตัวเองออกมา แต่สะท้อนแสงจากภายนอก

แสงจะสะท้อนจากบางส่วนของดาวเคราะห์ได้เข้มมากขึ้น และอ่อนลงจากส่วนอื่น ๆ และหลังจากนั้นเพียงวินาทีเดียว ความเข้มของการสะท้อนก็เปลี่ยนไป ในเวลาเดียวกัน ความเข้มเฉลี่ยของการสะท้อนของรังสีแสงจากดาวเคราะห์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และจากมุมมองของมนุษย์ แสงจาก เทห์ฟากฟ้ายังคงสงบและสงบ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ดาวเคราะห์ก็กระพริบตาเช่นกัน แต่ด้วยความเข้มที่แตกต่างกันและเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ณ จุดต่าง ๆ และการเปลี่ยนแปลงความสว่างของการสะท้อนในเวลาที่ต่างกันเหล่านี้จะชดเชยซึ่งกันและกัน การสะท้อนแสงโดยรวมจากดาวเคราะห์ยังคงที่

ดาวเคราะห์ที่สว่างที่สุด ระบบสุริยะที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจากโลก ได้แก่ ดาวศุกร์และดาวพฤหัสบดี ดาวศุกร์มองเห็นได้ชัดเจนในท้องฟ้าตอนเช้าและตอนเย็น เทียบกับพื้นหลังของรุ่งสาง มันเรืองแสงด้วยแสงสีเหลืองสม่ำเสมอ ดาวศุกร์เป็นดาวที่สว่างเป็นอันดับสามบนท้องฟ้า (เมื่อมองจากโลก) และดวงจันทร์ ความสว่างของดาวพฤหัสจางลงเล็กน้อย และดาวเคราะห์ดวงนี้ก็มีโทนสีเหลืองด้วย



ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ดาวอังคารปรากฏให้เห็นชัดเจนมากบนท้องฟ้าเป็นระยะๆ ดาวพุธซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดก็ค่อนข้างสว่างเช่นกัน แต่สามารถรับรู้ได้ด้วยความรู้บางอย่างเท่านั้น

เนื่องจากดาวพุธอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดจึงถูกซ่อนอยู่ในรังสีของมันและง่ายต่อการมองเห็นดาวเคราะห์เมื่อมันเคลื่อนตัวออกห่างจากดาวฤกษ์ในระยะห่างที่กำหนดเท่านั้น ซึ่งมักเกิดขึ้นตอนรุ่งสางหรือพลบค่ำ

จากการชื่นชมดาวจำนวนนับไม่ถ้วนที่เปล่งประกายอย่างสงบสุขบนท้องฟ้ายามค่ำคืน เราพบว่าดาวเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีความแวววาวที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังมีสีสันที่แตกต่างกันอีกด้วย ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเดาว่าสีของดาวฤกษ์เป็นตัวบ่งชี้อุณหภูมิของมัน และเช่นเดียวกับผู้ผลิตเหล็กที่มีประสบการณ์สามารถระบุอุณหภูมิและคุณภาพของโลหะที่หลอมละลายในเตาถลุงเหล็กด้วยสีได้อย่างง่ายดาย นักดาราศาสตร์จึงสามารถระบุอุณหภูมิของเทห์ฟากฟ้าที่อยู่ห่างไกลจากสีของดาวฤกษ์ได้

การเรืองแสงของดวงดาวนั้นมีเฉดสีความร้อนทุกเฉด และแต่ละสี (แต่ละระดับอุณหภูมิ) ก็จะมีสเปกตรัมของตัวเอง ในการจำแนกสเปกตรัมที่ยอมรับ สเปกตรัมของดาวฤกษ์จะถูกจัดเรียงตามลำดับอุณหภูมิพื้นผิวของดาวจากมากไปหาน้อย ซึ่งมาพร้อมกับการเปลี่ยนสีอย่างราบรื่นจากสีน้ำเงินเป็นสีขาว จากสีขาวเป็นสีเหลือง จากสีเหลืองเป็นสีส้ม และจากสีส้มเป็นสีแดง

ดังนั้นดาวที่ร้อนแรงที่สุดจึงมีสีฟ้า พวกมันถูกให้ความร้อนถึง 50,000 เคลวิน (อุณหภูมิของดวงดาววัดจากระดับอุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยเคลวิน) แต่ยังมีดาวสีน้ำเงินที่พร่างพราวซึ่งมีอุณหภูมิที่น่ากลัวอย่างยิ่ง - 100,000 K! ในการจำแนกสเปกตรัม ดาวเหล่านี้ทั้งหมดถูกกำหนดด้วยอักษรละติน "O" มีดาวฤกษ์ดังกล่าวมากมายในกลุ่มดาวนายพราน ดาวโออยู่ติดกับดาวสเปกตรัมคลาส B ซึ่งมีอุณหภูมิเกือบ 20,000 เคลวิน แสงของพวกมันก็มีโทนสีน้ำเงินเช่นกัน กลุ่มดาวราศีพิจิกและราศีพฤษภนั้นเต็มไปด้วยดาวบี มากที่สุด ดาวสว่างชั้นเรียนนี้ประกอบด้วยสไปก้า ดาวหลักของกลุ่มดาวราศีกันย์ เรกูลัส ผู้ส่องสว่างหลักของราศีสิงห์ และริเกลจากกลุ่มดาวนายพราน ถัดไปเป็นดาวร้อนระดับสเปกตรัม A สีขาวบริสุทธิ์ อุณหภูมิประมาณ 10,000 เคลวิน หนึ่งในนั้นคือเบกาและซิเรียส ตลอดจนแสงที่สว่างที่สุดอื่นๆ บนท้องฟ้าทางเหนือ ได้แก่ Castor จากราศีเมถุน Deneb จาก Cygnus อัลแตร์จาก Eagle .

ตามลำดับลำดับความสำคัญ (อุณหภูมิจากมากไปน้อย) คือดาวคลาส F สีเหลืองอ่อนซึ่งมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 7,000 K ที่นี่เราพบกับ Polaris และ Procyon อันโด่งดังซึ่งเป็นแสงสว่างหลักของ Canis Minor

ดาวสีเหลืองทองเช่นดวงอาทิตย์ของเราและคาเพลลาจากออริกา ซึ่งมีความร้อนถึง 6,000 K ก่อตัวเป็นคลาสสเปกตรัม G ที่อยู่ติดกันคือดาวคลาส K สีส้มที่มีอุณหภูมิ 4,500 K ในบรรดาดาวสีส้มก็ยังมีคนดังอยู่ด้วย นี่คือ Aldebaran จากราศีพฤษภ, Arcturus จาก Bootes, Pollux จากราศีเมถุน

และสเปกตรัมประเภท M สุดท้ายนั้นเต็มไปด้วยดาวสีแดง เช่น แอนทาเรสจากสกอร์เปียส และบีเทลจุสจากกลุ่มดาวนายพราน พวกเขาถูกให้ความร้อนถึง 3500 K

ในปี พ.ศ. 2508 มีการค้นพบดาวฤกษ์ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า - ประมาณ 1,000 เคลวิน การแผ่รังสีส่วนใหญ่ตกอยู่ในส่วนที่มองไม่เห็นของสเปกตรัม ดังนั้นดวงดาราสีแดงเข้มที่ผิดปกติจึงถูกเรียกว่าดาวอินฟราเรด

เช่นเดียวกับเส้นมืดที่มีความเข้มต่างกัน (เส้นดูดกลืน) ที่มองเห็นได้ในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ตัดกับพื้นหลังของแถบสีรุ้งที่ต่อเนื่องกัน สเปกตรัมของดาวฤกษ์จึงถูกตัดกันด้วยเส้นดูดกลืน ก๊าซแต่ละชนิดจะสร้างเส้นในตำแหน่งที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในสเปกตรัม ซึ่งช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถระบุองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศดาวฤกษ์ได้อย่างแม่นยำ

บางคนอาจคิดว่าสเปกตรัมของดาวฤกษ์ที่แตกต่างกันนั้นเกิดจากองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามเหตุผลนั้นแตกต่างกัน - อุณหภูมิต่างกัน

องค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศของดวงดาวนั้นใกล้เคียงกับองค์ประกอบทางเคมีของเปลือกโลก มีความแตกต่างเพียงอย่างเดียว: บนโลกของเราไม่มีก๊าซระเหยจำนวนที่เห็นได้ชัดเจน ได้แก่ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ในขณะที่บรรยากาศของดวงดาวมีไฮโดรเจน 80% ดังนั้นเส้นไฮโดรเจนจึงมองเห็นได้ในสเปกตรัมของดาวฤกษ์ทุกชั้น มีความเข้มข้นมากที่สุดในดาวฤกษ์สเปกตรัมประเภท A ในสเปกตรัมของดาวฤกษ์เช่นดวงอาทิตย์ของเรา มีเส้นดูดกลืนแสงของโลหะจำนวนมากปรากฏอยู่ และในสเปกตรัมของดาวฤกษ์ที่เริ่มต้นจากประเภท K ซึ่งมีอุณหภูมิค่อนข้างต่ำอยู่แล้ว สารประกอบทางเคมีของไทเทเนียม ค้นพบออกไซด์ เซอร์โคเนียมออกไซด์ และสารประกอบโมเลกุลอื่นๆ นี่คือสาเหตุที่อุณหภูมิของดาวฤกษ์แตกต่างกันส่งผลให้อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีในชั้นบรรยากาศต่างกันไป สิ่งนี้จะกำหนดความหลากหลายของสเปกตรัมดาวฤกษ์

คุณสามารถสร้างตารางที่แสดงอุณหภูมิที่สอดคล้องกับแต่ละคลาสสเปกตรัมและคลาสย่อยของคลาสสเปกตรัมนั้นได้ (ภายในแต่ละคลาส สเปกตรัมจะถูกแบ่งออกเป็นคลาสย่อย 10 คลาส ตัวอย่างเช่น ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ในคลาสย่อยสเปกตรัม G2) บางครั้งอุณหภูมิของดาวฤกษ์สามารถประมาณได้จากสเปกตรัมเพียงประเภทเดียว ด้วยการวัดการกระจายพลังงานในสเปกตรัม นักดาราศาสตร์จะระบุอุณหภูมิของเทห์ฟากฟ้าที่อยู่ห่างไกลด้วยความแม่นยำสูงสุดที่เป็นไปได้ ต้องระลึกไว้ว่าเนื่องจากแสงที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์มาจากชั้นนอกสุด เรากำลังพูดถึงเฉพาะอุณหภูมิของพื้นผิวดาวฤกษ์เท่านั้น ชั้นในของดาวฤกษ์จะร้อนกว่า และในบริเวณใจกลางของดาวฤกษ์จะมีอุณหภูมิเป็นล้านเคลวิน ในทำนองเดียวกัน องค์ประกอบทางเคมีของดาวฤกษ์เกี่ยวข้องกับชั้นบรรยากาศเท่านั้น เกี่ยวกับโครงสร้างและ องค์ประกอบทางเคมีนักวิจัยสามารถเดาได้เฉพาะเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของดาวฤกษ์โดยอาศัยผลการคำนวณทางทฤษฎีที่ซับซ้อน