Il cielo stellato sopra di noi. Il mistero dei brillamenti delle nane rosse è stato risolto dagli esperimenti di Thomson e dalla scoperta dell'elettrone

Nell'atmosfera ci sono correnti d'aria fredda e calda. Dove gli strati caldi sono sopra quelli freddi, si formano vortici d'aria, sotto l'influenza dei quali i raggi luminosi vengono piegati e la posizione della stella cambia.

La luminosità di una stella cambia perché i raggi che deviano in modo errato si concentrano in modo non uniforme sulla superficie del pianeta. Allo stesso tempo, l'intero paesaggio è in costante movimento e cambiamento a causa dei fenomeni atmosferici, ad esempio a causa del vento. L'osservatore delle stelle si trova o in una zona più illuminata, o, al contrario, in una più ombreggiata.

Se vuoi osservare lo scintillio delle stelle, tieni presente che allo zenit, in un'atmosfera calma, questo fenomeno può essere rilevato solo occasionalmente. Se rivolgi lo sguardo agli oggetti celesti più vicini all'orizzonte, scoprirai che brillano molto di più. Ciò è spiegato dal fatto che guardi le stelle attraverso uno strato d'aria più denso e, di conseguenza, penetri con lo sguardo in un numero maggiore di correnti d'aria. Non noterai cambiamenti nel colore delle stelle situate ad un'altitudine superiore a 50°. Ma troverai frequenti cambiamenti di colore nelle stelle al di sotto dei 35°. Sirio sfarfalla in modo meraviglioso, scintillando di tutti i colori dello spettro, soprattutto nei mesi invernali, in basso sopra l'orizzonte.

Il forte scintillio delle stelle dimostra l'eterogeneità dell'atmosfera, che è associata a vari fenomeni meteorologici. Pertanto, molte persone pensano che lo sfarfallio sia legato al tempo. Spesso acquista forza a bassa pressione atmosferica, temperatura più bassa, maggiore umidità, ecc. Ma lo stato dell'atmosfera dipende da così tanti fattori diversi che attualmente non è possibile prevedere il tempo dalle stelle scintillanti.

Questo fenomeno conserva i suoi misteri e le sue ambiguità. Si presume che si intensifichi al crepuscolo. Potrebbe trattarsi di un'illusione ottica o di una conseguenza di insoliti cambiamenti atmosferici che spesso si verificano a quest'ora del giorno. Si ritiene che lo scintillio delle stelle sia causato dall'aurora boreale. Ma questo è molto difficile da spiegare, dato che l'aurora boreale si trova ad un'altitudine di oltre 100 km. Inoltre, rimane un mistero il motivo per cui le stelle bianche brillano meno di quelle rosse.

Le stelle sono soli. Il primo a scoprire questa verità fu uno scienziato di origine italiana. Senza alcuna esagerazione, il suo nome è conosciuto in tutto il mondo moderno. Questo è il mitico Giordano Bruno. Ha sostenuto che tra le stelle ce ne sono simili al Sole per dimensioni, temperatura della loro superficie e persino colore, che dipende direttamente dalla temperatura. Inoltre, ci sono stelle che differiscono in modo significativo dal Sole: giganti e supergiganti.

Tabella dei ranghi

La diversità delle innumerevoli stelle nel cielo ha costretto gli astronomi a stabilire un certo ordine tra loro. Per fare ciò, gli scienziati hanno deciso di dividere le stelle in classi appropriate in base alla loro luminosità. Ad esempio, le stelle che emettono luce diverse migliaia di volte più del Sole sono chiamate giganti. Al contrario, le stelle con luminosità minima sono nane. Gli scienziati hanno scoperto che il Sole, secondo questa caratteristica, è una stella media.

si illuminano diversamente?

Per un certo periodo gli astronomi hanno pensato che le stelle brillassero in modo diverso a causa della loro diversa posizione rispetto alla Terra. Ma non è così. Gli astronomi hanno scoperto che anche le stelle che si trovano alla stessa distanza dalla Terra possono avere una luminosità apparente completamente diversa. Questa luminosità dipende non solo dalla distanza, ma anche dalla temperatura delle stelle stesse. Per confrontare le stelle in base alla loro luminosità apparente, gli scienziati utilizzano un'unità di misura specifica: la magnitudine assoluta. Permette di calcolare la reale radiazione di una stella. Usando questo metodo, gli scienziati hanno calcolato che ci sono solo 20 stelle più luminose nel cielo.

Perché le stelle hanno colori diversi?

È stato scritto sopra che gli astronomi distinguono le stelle in base alla loro dimensione e alla loro luminosità. Tuttavia, questa non è la loro intera classificazione. Oltre alla dimensione e alla luminosità apparente, tutte le stelle vengono classificate anche in base al proprio colore. Il fatto è che la luce che definisce questa o quella stella ha una radiazione ondulatoria. Questi sono piuttosto brevi. Nonostante la lunghezza d'onda minima della luce, anche la più piccola differenza nella dimensione delle onde luminose cambia radicalmente il colore della stella, che dipende direttamente dalla temperatura della sua superficie. Ad esempio, se riscaldi una padella di ferro, acquisirà il colore corrispondente.

Lo spettro dei colori di una stella è una sorta di passaporto che ne determina le caratteristiche più caratteristiche. Ad esempio, il Sole e Capella (una stella simile al Sole) sono stati identificati dagli astronomi come la stessa cosa. Entrambi hanno un colore giallo paglierino ed una temperatura superficiale di 6000°C. Inoltre, il loro spettro contiene le stesse sostanze: linee, sodio e ferro.

Stelle come Betelgeuse o Antares hanno generalmente un caratteristico colore rosso. La loro temperatura superficiale è di 3000°C e contengono ossido di titanio. Stelle come Sirio e Vega sono bianche. La loro temperatura superficiale è di 10.000°C. I loro spettri hanno righe dell'idrogeno. C'è anche una stella con una temperatura superficiale di 30.000°C: si tratta della Orionis, bianco-bluastra.

Fonte di lavoro: Soluzione 4555. OGE 2017 Fisica, E.E. Kamzeeva. 30 opzioni.

Compito 20. Nel testo la rifrazione si riferisce al fenomeno

1) cambiamenti nella direzione di propagazione del fascio luminoso dovuti alla riflessione al confine dell'atmosfera

2) cambiamenti nella direzione di propagazione di un fascio luminoso dovuti alla rifrazione nell'atmosfera terrestre

3) assorbimento della luce mentre si propaga nell’atmosfera terrestre

4) il raggio luminoso curva attorno agli ostacoli e quindi si discosta dalla propagazione rettilinea

Soluzione.

Prima che un raggio di luce proveniente da un oggetto spaziale distante (come una stella) possa entrare nell'occhio di un osservatore, deve attraversare l'atmosfera terrestre. In questo caso il fascio luminoso subisce i processi di rifrazione, assorbimento e diffusione.

La rifrazione della luce nell'atmosfera è un fenomeno ottico causato dalla rifrazione dei raggi luminosi nell'atmosfera e si manifesta nello spostamento apparente di oggetti distanti (ad esempio, le stelle osservate nel cielo). Quando il raggio luminoso proveniente da un corpo celeste si avvicina alla superficie terrestre, la densità dell'atmosfera aumenta (Fig. 1) e i raggi vengono rifratti sempre di più. Il processo di propagazione di un raggio luminoso attraverso l'atmosfera terrestre può essere simulato utilizzando una pila di lastre trasparenti, la cui densità ottica cambia durante la propagazione del raggio.

A causa della rifrazione, l'osservatore vede gli oggetti non nella direzione della loro posizione effettiva, ma lungo la tangente al percorso del raggio nel punto di osservazione (Fig. 3). L'angolo tra la direzione vera e quella apparente di un oggetto è chiamato angolo di rifrazione. Le stelle vicine all'orizzonte, la cui luce deve attraversare il massimo spessore dell'atmosfera, sono le più suscettibili alla rifrazione atmosferica (l'angolo di rifrazione è circa 1/6 di grado angolare).

Ci sono molte cose interessanti nel mondo. Lo scintillio delle stelle è uno dei fenomeni più sorprendenti. Quante credenze diverse sono associate a questo fenomeno! L'ignoto spaventa e attrae sempre allo stesso tempo. Qual è la natura di questo fenomeno?

Influenza dell'atmosfera

Gli astronomi hanno fatto una scoperta interessante: lo scintillio delle stelle non ha nulla a che fare con i loro cambiamenti. Allora perché le stelle brillano nel cielo notturno? Riguarda il movimento atmosferico dei flussi d'aria fredda e calda. Dove gli strati caldi passano sopra quelli freddi si formano vortici d'aria. Sotto l'influenza di questi vortici, i raggi luminosi vengono distorti. È così che i raggi luminosi si piegano, modificando la posizione apparente delle stelle.

Un fatto interessante è che le stelle non brillano affatto. Questa visione è creata sulla terra. Gli occhi degli osservatori percepiscono la luce proveniente da una stella dopo che ha attraversato l'atmosfera. Pertanto, alla domanda sul perché le stelle brillano, possiamo rispondere che le stelle non brillano, ma il fenomeno che osserviamo sulla terra è una distorsione della luce che è passata dalla stella attraverso gli strati atmosferici dell'aria. Se tali movimenti d'aria non si verificassero, non si osserverebbe lo sfarfallio, nemmeno dalla stella più distante nello spazio.

Spiegazione scientifica

Se espandiamo la questione del perché le stelle brillano in modo più dettagliato, vale la pena notare che questo processo si osserva quando la luce di una stella si sposta da uno strato atmosferico più denso a uno meno denso. Inoltre, come accennato in precedenza, questi strati si muovono costantemente l'uno rispetto all'altro. Dalle leggi della fisica sappiamo che l'aria calda sale e l'aria fredda, al contrario, affonda. È quando la luce supera questo limite di strato che osserviamo lo sfarfallio.

Passando attraverso strati d'aria di diversa densità, la luce delle stelle inizia a tremolare, i loro contorni si confondono e l'immagine aumenta. Allo stesso tempo cambiano anche l'intensità della radiazione e, di conseguenza, la luminosità. Pertanto, studiando e osservando i processi sopra descritti, gli scienziati hanno capito perché le stelle brillano e il loro sfarfallio varia di intensità. Nella scienza, questo cambiamento nell’intensità della luce è chiamato scintillazione.

Pianeti e stelle: qual è la differenza?

Un altro fatto interessante è che non tutti gli oggetti cosmici luminosi producono luce emessa dal fenomeno della scintillazione. Prendiamo i pianeti. Riflettono anche la luce solare, ma non sfarfallano. È per la natura della radiazione che un pianeta si distingue da una stella. Sì, la luce di una stella tremola, ma la luce di un pianeta no.

Sin dai tempi antichi, l'umanità ha imparato a navigare nello spazio utilizzando le stelle. In quei tempi in cui non erano stati inventati gli strumenti di precisione, il cielo aiutava a trovare la strada giusta. E oggi questa conoscenza non ha perso il suo significato. L'astronomia come scienza iniziò nel XVI secolo, quando fu inventato per la prima volta il telescopio. Fu allora che iniziarono a osservare da vicino la luce delle stelle e a studiare le leggi in base alle quali brillano. Parola astronomia tradotto dal greco è “la legge delle stelle”.

Scienza delle stelle

L'astronomia studia l'Universo e i corpi celesti, il loro movimento, posizione, struttura e origine. Grazie allo sviluppo della scienza, gli astronomi hanno spiegato in cosa differisce una stella scintillante nel cielo da un pianeta, come avviene lo sviluppo dei corpi celesti, dei loro sistemi e dei satelliti. Questa scienza ha guardato ben oltre i confini del sistema solare. Pulsar, quasar, nebulose, asteroidi, galassie, buchi neri, materia interstellare e interplanetaria, comete, meteoriti e tutto ciò che riguarda lo spazio è studiato dalla scienza dell'astronomia.

L'intensità e il colore della luce stellare scintillante sono influenzati anche dall'altitudine dell'atmosfera e dalla vicinanza all'orizzonte. È facile notare che le stelle situate vicino ad esso brillano più luminose e luccicano in diversi colori. Questo spettacolo diventa particolarmente bello nelle notti gelide o immediatamente dopo la pioggia. In questi momenti il ​​cielo è senza nuvole, il che contribuisce a uno sfarfallio più luminoso. Sirius ha uno splendore speciale.

Atmosfera e luce stellare

Se vuoi osservare lo scintillio delle stelle, dovresti capire che con un'atmosfera calma allo zenit, questo è possibile solo occasionalmente. La luminosità del flusso luminoso cambia costantemente. Anche questo è dovuto alla deflessione dei raggi luminosi, che sono concentrati in modo non uniforme sopra la superficie terrestre. Anche il vento influenza il paesaggio stellare. In questo caso l'osservatore del panorama stellare si trova costantemente alternativamente in una zona buia o illuminata.

Quando si osservano stelle situate ad un'altitudine superiore a 50°, il cambiamento di colore non sarà evidente. Ma le stelle inferiori a 35° brillano e cambiano colore abbastanza spesso. Uno sfarfallio molto intenso indica l'eterogeneità atmosferica, che è direttamente correlata alla meteorologia. Osservando lo scintillio stellare, si è notato che tende ad intensificarsi a bassa pressione e temperatura atmosferica. Un aumento dello sfarfallio può essere notato anche con l'aumento dell'umidità. Tuttavia, è impossibile prevedere il tempo utilizzando la scintillazione. Lo stato dell'atmosfera dipende da un gran numero di fattori diversi, il che rende impossibile trarre conclusioni sul tempo basandosi esclusivamente sullo scintillio delle stelle. Certo, alcune cose funzionano, ma questo fenomeno ha ancora le sue ambiguità e i suoi misteri.