§22.3. видимая и абсолютная звездная величина. светимость звезд

Почему звёзды светятся на небе и излучают свет

Всё просто, потому что светила в результате происходящих внутри термоядерных реакций, очень высокой температуре вырабатывают энергию и излучают свет.

Если говорить точнее, при синтезе гелия из водорода высвобождается огромнейшее количество энергии, происходит горение водорода. У массивных звёзд горит не только он, но и гелий, а иногда и другие более тяжёлые элементы. В таком случае энергии производится намного больше.

Большая часть энергии производит разные виды излучений, а в совокупности они придают светилам способность светиться.

Таким образом, светимость звезды — это суммарное значение энергии излучения за определённый отрезок времени.

Светимость Бетельгейзе больше светимости Солнца в 80 тысяч раз, а максимальная — в 105 тысяч раз

Соответственно, чем больше энергии вырабатывает звёздное тело, тем выше светимость. Получается, что она зависит от массы объекта.На самом деле, массивность играет важную роль. Правда, не только она определяет уровень светимости звёзд. Так как мало получить энергию, она же внутри, нужно её вывести на поверхность. Как оказалось, площадь излучающей поверхности также влияет на то, как светит звёздное тело. Чем она больше, тем сильнее излучение.

Можно сказать, что светимость звёзд отражает не только количество излучаемой энергии, но и размер её поверхности.

Также стоит отметить, что температура внутри и на поверхности любого космического объекта влияет практически на все его показатели и свойства.

Самые известные звезды в космосе и Вселенной

Естественно, самой известной звездой является ближайшая к Земле – Солнце, оно служит источником жизни и тепла для планеты. Но существуют и другие светила, привлекающие своими особенностями. Итак, самые известные звезды в космосе:

  • Сириус – почти вдвое крупнее и массивнее Солнца, излучает в 25 раз больше света, поэтому является самой яркой звездой на ночном небе, не считая Солнца. Она относится к созвездию Большого Пса. В 1844 году астроном Фридрих Бессель смог зафиксировать колебания Сириуса, предположив, что где-то рядом есть звезда-компаньон. Теория подтвердилась в 1862 году Алваном Кларком, который обнаружил еще одно светило, прозванное Сириус B;
  • Канопус – ярчайшая точка созвездия Киля, ее свет является ориентиром для космических станций. Ее свечение превышает Солнце в 14800 раз, а размеры – в 65 раз;
  • Бетельгейзе – супергигант в созвездии Ориона, превосходящий Солнце по яркости в 55000 раз, а в диаметре – в 650. Если бы он был в центре Солнечной системы, то смог бы поглотить все планеты, находящиеся до орбиты Марса;
  • Альфа Центавра – украшает звездный космос система из 3 объектов в созвездии Кентавра, ближайшая к Солнцу, их отделяет чуть более 4 световых года. За ней лучше всего наблюдать из Южного полушария;
  • Капелла – система из 4 светил: 2 желтых гиганта, 2 красных карлика. Учитывая, что первая пара находится на последней стадии жизни, светимость в ближайшее время ослабеет;
  • Полярная звезда – хоть и относится к гигантам, в отличие от перечисленных выше, не входит в список крупнейших и ярчайших, но все же является одной из самых известных, ведь о ней знают даже маленькие дети. Будучи элементом Малой Медведицы, почти не меняет своего расположения относительно определенной широты. Всегда указывает на север, поэтому ее еще называют Северной, и она уже на протяжении многих тысячелетий служит ориентиром для моряков и путешественников.

Список можно пополнить большим количеством небесных светил, которые так или иначе выделяются на небосклоне. Астрономы, как новички, так и профессионалы, любящие космос и звезды, всегда смогут самостоятельно найти интересные для наблюдения экземпляры, открыть для себя новые границы и тайны Вселенной.

Астрономия

Учебник для 10 класса

§22.3. Видимая и абсолютная звездная величина. Светимость звезд

Вспомним, что разность в 5 видимых звездных величин соответствует различию яркости ровно в 100 раз (см. § 3.2). Следовательно, разность видимых звездных величин двух источников равна единице, когда один из них ярче другого ровно в раз (эта величина примерно равна 2,512). Чем ярче источник, тем его видимая звездная величина считается меньшей. В общем случае отношение видимой яркости двух любых звезд I1:I2 связано с разностью их видимых звездных величин m1 и m2 простым соотношением:

Абсолютной звездной величиной М называется та видимая звездная величина, которую имела бы звезда, если бы находилась от нас на стандартном расстоянии D = 10 пк.

Светимостью звезды L называется мощность излучения световой энергии по сравнению с мощностью излучения света Солнцем.

Величины L и М легко вычислить, если известно расстояние до звезды D или ее параллакс р (так как D обратно пропорционально р) Пусть m — видимая звездная величина звезды, находящейся на расстоянии D. Если бы она наблюдалась с расстояния D = 10 пк, ее видимая звездная величина m0 по определению была бы равна абсолютной звездной величине М. Тогда ее кажущаяся яркость изменилась бы в

Кажущаяся яркость звезды меняется обратно пропорционально квадрату расстояния до нее. Поэтому

Следовательно,

Логарифмируя, находим:

Эти формулы дают абсолютную звездную величину М по известной видимой звездной величине m при реальном расстоянии до звезды D. Наше Солнце с расстояния 10 пк выглядело бы примерно как звезда 5-й видимой звездной величины, т. е. для Солнца М = Mc = 5.

Зная абсолютную звездную величину М какой-нибудь звезды, можно вычислить ее светимость L. По определению

Величины М и L в разных единицах выражают мощность излучения звезды независимо от расстояния до нее.

Абсолютные величины очень ярких звезд отрицательны и доходят до М = — 9. Такие звезды называются гигантами и сверхгигантами Звезда S Золотой Рыбы ярче нашего Солнца в 500 000 раз, ее светимость L = 500 000, но видно ее в южном полушарии неба лишь в сильный бинокль. А наше Солнце считается звездой-карликом! Наименьшую мощность излучения имеют красные карлики с М = + 17 и L = 0,000013.

Существуют звезды одинаковой температуры и цвета, но с разной светимостью. У таких звезд спектры в общем одинаковы, однако можно заметить различия в относительных интенсивностях некоторых линий. Это происходит от того, что при одинаковой температуре давление в их атмосферах несколько различно. В атмосферах звезд-гигантов давление меньше, они разреженнее. Если для подобных звезд построить график, показывающий, как меняется отношение интенсивности определенных пар спектральных линий в зависимости от абсолютной величины звезд, то мы сможем по интенсивности линий из графика найти абсолютную величину М звезды. Подстановка найденного значения М в выведенную нами формулу (4) дает возможность определить расстояние до звезды.

  1. Во сколько раз Сириус ярче, чем Альдебаран? Солнце ярче, чем Сириус?
  2. Одна звезда ярче другой в 16 раз. Чему равна разность их звездных величин?
  3. Параллакс Веги 0,11″. Сколько времени свет от нее идет до Земли?
  4. Сколько лет надо было бы лететь по направлению к созвездию Лиры со скоростью 30 км/с, чтобы Вега стала вдвое ближе?
  5. Во сколько раз звезда 3,4 звездной величины слабее, чем Сириус, имеющий видимую звездную величину —1,6? Чему равны абсолютные величины этих звезд, если расстояние до обеих составляет 3 пк?
  6. Какова светимость звезды Скорпиона, если ее видимая звездная величина 3, а расстояние до нее 7500 св. лет?

Как астрономы измеряют блеск звезд?

Раз понятие блеска в астрономии имеет строгое научное определение, значит блеск можно измерить.

Действительно, блеск звезд (да и вообще любых небесных светил) измеряется в звездных величинах. Звездная величина — особая безразмерная физическая величина, которая применяется только в астрономии и астрофизике. Обозначается в виде латинской буквы m над ее числовым значением. Например, блеск Сириуса -1,44<sup>m</sup>. Измеряются звездные величины парадоксальным образом: чем меньше значение m, тем выше блеск небесного объекта. Подробнее читайте в статье «Что такое звездная величина?»

Помимо звездных величин, блеск небесных объектов можно измерять и в традиционных физических величинах, например, в люксах. Связь между звездной величиной и люксом следующая:

m = -14 — 2,5lgJ, где J — значение в люксах.

Таким образом, звезда Вега, имеющая видимый блеск около 0m, создает освещенность 0,00000254 лк. Полная Луна создает освещенность в 0,25 лк.

Абсолютная звездная величина и светимость

Для того чтобы была возможность сравнить истинную яркость космических тел, была разработана такая характеристика как абсолютная звездная величина. Согласно ней вычисляется значение видимой звездной величины объекта, если бы этот объект располагался на за 10 парсек (32,62 световых лет) от Земли. В таком случае отсутствуют зависимость от расстояния до наблюдателя при сравнении различных звезд.

Абсолютная звездная величина для космических объектов в Солнечной системе использует иное расстояние от тела к наблюдателю. А именно 1 астрономическую единицу, при этом, в теории, наблюдатель должен находиться в центре Солнца.

Более современной и полезной величиной в астрономии стала «светимость». Эта характеристика определяет полную энергию, которую излучает космическое тело за определенный отрезок времени. Для ее вычисления как раз и служит абсолютная звездная величина.

Спектральная зависимость

Как уже говорилось ранее, звездная величина может быть измерена для различных видов электромагнитного излучения, а потому имеет разные значения для каждого диапазона спектра. Для получения картинки какого-либо космического объекта астрономы могут использовать фотопластинки, которые более чувствительны к высокочастотной части видимого света, и на изображении звезды получаются голубыми. Такая звездная величина называется «фотографической», mPv. Чтобы получилось значение близкое к визуальному («фотовизуальное», mP), фотопластинку покрывают специальной ортохроматической эмульсией и используют желтый светофильтр.

Снимок Солнца через темный светофильтр

Учеными была составлена так называемая фотометрическая система диапазонов, благодаря которой можно определять основные характеристики космических тел, такие как: температура поверхности, степень отражения света (альбедо, не для звезд), степень межзвездного поглощения света и прочие. Для этого производится фотографирование светила в разных спектрах электромагнитного излучения и последующие сравнение результатов. Для фотографии наиболее популярны следующие фильтры: ультрафиолетовый, синий (фотографическая звездная величина) и желтый (близкий к фотовизуальному диапазону).

Фотография с запечатленными энергиями всех диапазонов электромагнитных волн определяет так называемую болометрическую звездную величину (mb). С ее помощью, зная расстояние и степень межзвездного поглощения, астрономы вычисляют светимость космического тела.

Звездные величины некоторых объектов

  • Солнце = −26,7m
  • Полная Луна = −12,7m
  • Вспышка Иридиума = −9,5 m. Iridium – это система из 66 спутников, которых движутся по орбите Земли и служат для передачи голоса и прочих данных. Периодически поверхность каждого из трех главных аппаратов отсвечивает солнечный свет в сторону Земли, создавая ярчайшую плавную вспышку на небосводе до 10 секунд.

Вспышка Иридиума

  • Ярчайший взрыв сверхновой, в 1054-м году, вследствие которого, как считается, образовалась Крабовидная туманность = −6,0 m. Если верить записям китайских и арабских астрономов, сверхновую можно было наблюдать целых 23 дня, даже в дневное время невооруженным глазом.
  • Венера во время максимума = −4,4 m
  • Земля, для наблюдателя на Солнце = −3,84 m
  • Марс во (макс.) = −3,0 m
  • Юпитер (макс.) = −2,8 m
  • МКС (макс.) = −2 m

Трасса Международной космической станции на фоне созвездия Большой Медведицы

  • α Центавра = −0,27 m
  • Вега = +0,03 m
  • Галактика Андромеды = +3,4 m
  • Тусклые звезды, которые еще может уловить человеческий глаз = +6 m — +7 m
  • Проксима Центавра = +11,1 m
  • Ярчайший квазар = +12,6 m
  • Объекты, улавливаемые наземными телескопами (8-миметровыми) = +27 m
  • Объекты, улавливаемые космическим телескопом Хаббл = +30 m 

Использование светимости в астрономии

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Таким образом, светимость достаточно точно отражает как и энергию звезды, так и площадь ее поверхности — поэтому она задействована во многих классификационных диаграммах, используемых астрономами для сравнения звезд. Среди них стоить выделить диаграмму Герцшпрунга-Рассела, отображающую интересные закономерности в распределениизвезд во Вселенной — например, по ней легко определить возраст звезды. Также на светимости базируется йеркская спектральная классификация звезд — именно в ней фигурируют такие термины «белые карлики» или «сверхгиганты».

Абзацем выше упоминалось о том, как температура звезды влияет на светимость. Эту зависимость астрономы используют для выяснения параметров звезды — особенно тогда, когда цвет, самый точный индикатор нагрева объекта, искажается гравитацией. Также яркость звезды косвенно связана с ее составом. Чем меньше в веществе светила элементов, тяжелее гелия и водорода, тем больше она может набрать массы — критической характеристики в определении яркости звезды.

Полная версия: https://spacegid.com/svetimost-zvezdyi.html

Светимость (блеск) звезд

Представьте, что где-то в море в ночной тьме тихо мерцает огонек. Если бывалый моряк не объяснит вам, что это, вы часто и не узнаете: то ли перед вами фонарик на носу проходящей шлюпки, то ли мощный прожектор далекого маяка.

В том же положении в темную ночь находимся и мы, глядя на мерцающие звезды. Их видимый блеск зависит и от их истинной силы света, называемой светимостью, и от их расстояния до нас. Только знание расстояния до звезды позволяет подсчитать ее светимость по сравнению с Солнцем. Так например, светимость звезды, в десять раз менее яркой в действительности, чем Солнце, выразится числом 0,1.

Истинную силу света звезды можно выразить еще иначе, вычислив, какой звездной величины она бы нам казалась, если бы она находилась от нас на стандартном расстоянии в 32,6 светового года, то-есть на таком, что свет, несущийся со скоростью 300 000 км/сек, прошел бы его за это время.

Принять такое стандартное расстояние оказалось удобным для различных расчетов. Яркость звезды, как и всякого источника света, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от него. Этот закон позволяет вычислять абсолютные звездные величины или светимости звезд, зная расстояние до них.

Когда расстояния до звезд стали известны, то мы смогли вычислить их светимости, то есть смогли как бы выстроить их в одну шеренгу и сравнивать друг с другом в одинаковых условиях. Надо сознаться, что результаты оказались поразительными, поскольку раньше предполагали, что все звезды «похожи на наше Солнце». Светимости звезд оказались поразительно разнообразными, и их в нашей шеренге не сравнить ни с какой шеренгой пионеров.

Приведем только крайние примеры светимости в мире звезд.

Самой слабой из известных долго являлась звезда, которая в 50 тысяч раз слабее Солнца, и ее абсолютная величина светимости: +16,6. Однако, впоследствии были открыты и ещё более слабые звезды, светимость которых, по сравнению с солнцем, меньше в миллионы раз!

На другом краю шеренги звезд стоит “S” Золотой Рыбы, видимая только в странах Южного полушария Земли как звездочка восьмой величины (то есть даже не видимая без телескопа!). В действительности она в 400 тысяч раз ярче Солнца, и ее абсолютная величина светимости: —8,9.

Абсолютная величина светимости нашего Солнца равна +5. Не так уж и много! С расстояния в 32,6 светового года мы бы его плохо видели без бинокля.

Если яркость обычной свечи принять за яркость Солнца, то в сравнении с ней “S” Золотой Рыбы будет мощным прожектором, а самая слабая звезда слабее самого жалкого светлячка.

Итак, звезды — это далекие солнца, но их сила света может быть совершенно иной, чем у нашего светила. Образно выражаясь, менять наше Солнце на другое нужно было бы с оглядкой. От света одного мы ослепли бы, при свете другого бродили бы, как в сумерках.

Размеры, масса и светимость звезд

Размеры и масса даже небольших звезд огромны. Например, Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и в 330000 раз массивнее нашей планеты! Чтобы заполнить объем, который занимает в пространстве Солнце, нам потребовалось бы больше миллиона планет размером с Землю!

Сравнительные размеры Солнца и планет Солнечной системы. Земля на этой картинке — крайняя левая планета в первом, ближайшем ряду.

Но мы уже знаем, что Солнце обычная, средняя звезда. Есть звезды гораздо крупнее Солнца, как, например, звезда Сириус, самая яркая звезда ночного неба. Сириус в 2 раза массивнее Солнца и в 1,7 раза больше его по диаметру. Он также излучает в 25 раз больше света, чем наша дневная звезда!

Другой пример — звезда Спика, возглавляющая созвездие Девы. Ее масса в 11 раз больше Солнца, а светимость в 13000 раз выше! Вряд ли возможно даже представить себе испепеляюще мощное излучение этой звезды!

Но большинство звезд во Вселенной все-таки меньше Солнца. Они легче и светят гораздо слабее, чем наша звезда. Самые распространенные звезды называются красными карликами, так как излучают в основном красный свет. Типичный красный карлик примерно в 2-3 раза легче Солнца, в 4 или даже 5 раз меньше его по диаметру и в 100 раз тусклее, чем наша звезда.

В нашей галактике порядка 700 миллиардов звезд. Из них не меньше 500 миллиардов окажется красными карликами. Но, к несчастью, все красные карлики настолько тусклые, что ни один из них не виден на небе невооруженным глазом! Чтобы наблюдать их, нужен телескоп или хотя бы бинокль.

Получение спектров

Спектры излучения разных источников света

В простом случае спектр можно получить следующим образом: свет, излучаемый объектом, пропускается через узкое отверстие, позади которого располагается призма. Последняя преломляет свет, который после направляется на экран или специальную фотопленку. Полученное изображение представляется в виде плавного градиента цветов от фиолетового к красному. Спектр без каких-либо черных линий называется непрерывным. Подобная картина наблюдается при излучении света твердыми или жидкими телами, к примеру – лампой накаливания.

Рассмотрим следующий случай: пусть имеется горелка, в пламя которой поместили некоторую массу соли. В описанном случае в свете пламени будет наблюдаться ярко-желтый цвет. И если посмотреть через спектроскоп на эти испарения, то мы увидим яркую желтую линию. Это означает, что разогретые пары натрия излучают свет с длиной волны желтого цвета. Данное свойство присущее любому веществу в газообразном состоянии, а его спектр называется линейчатым.

При наблюдении за Солнцем немецкий оптик Йозеф Фраунгофер отметил, что в его непрерывном спектре излучения имеются некие тонкие черные линии. Позже Густав Кирхгоф определил, что всякий разреженный газ поглощает лучи света именно тех длин волн, которые испускает сам, находясь в состоянии свечения. Получаемые на непрерывном спектре черные линии были названы как линии поглощения. Применив упомянутые законы к Солнцу, ученые, смогли выявить химический состав атмосферы звезды. Так как газы в атмосфере поглощали излучение с определенными длинами волн.

40 различных спектров Солнца

В дальнейшем в спектроскопии появилось множество методов изучения других свойств звезд, то бишь смещение спектра в определенную сторону, сравнение со спектром абсолютно черного тела, раздвоение линий наложения и прочее.

Сегодня приборы ученых позволяют измерять спектры звезд, в любых диапазонах помимо оптического, при помощи различных фильтров и окуляров, например в рентгеновском или ультрафиолетовом.

Радиосветимость

Светимость радиоисточник измеряется в Вт Гц−1, чтобы не указывать пропускная способность над которым он измеряется. Наблюдаемая сила, или плотность потока, радиоисточника измеряется в Янский куда 1 Ян = 10−26 Вт м−2 Гц−1.

Например, рассмотрим передатчик мощностью 10 Вт на расстоянии 1 миллиона метров, излучающий в полосе пропускания 1 МГц. К тому времени, когда мощность достигает наблюдателя, она распространяется по поверхности сферы площадью 4πр2 или о 1.26×1013 м2, поэтому его плотность потока равна 10 / 106 / 1.26×1013 Вт м−2 Гц−1 = 108 Jy.

В более общем плане для источников на космологических расстояниях a k-поправка должна быть сделана для спектрального индекса источника α, и должна быть сделана релятивистская поправка на тот факт, что шкала частот в излучаемом рама отдыха отличается от наблюдателя рама отдыха. Итак, полное выражение для радиосветимости, предполагая изотропный эмиссия, является

Lν=Sобs4πDL2(1+z)1+α{ displaystyle L _ { nu} = { frac {S _ { mathrm {obs}} 4 pi {D_ {L}} ^ {2}} {(1 + z) ^ {1+ alpha}}} }

куда Lν это светимость в Вт Гц−1, SНаблюдения наблюдается плотность потока в Вт м−2 Гц−1, DL это расстояние яркости в метрах, z красное смещение, α это спектральный индекс (в смысле я∝να{ Displaystyle I propto { nu} ^ { alpha}}, а в радиоастрономии, предполагая тепловое излучение, спектральный индекс обычно равен равно 2.)

Чтобы рассчитать полную мощность радиоизлучения, эту яркость необходимо проинтегрировать по ширине полосы излучения. Распространенным допущением является установка ширины полосы на частоту наблюдения, которая фактически предполагает, что излучаемая мощность имеет равномерную интенсивность от нулевой частоты до частоты наблюдения. В приведенном выше случае общая мощность равна 4×1027 × 1.4×109 = 5.7×1036 W. Иногда это выражается в терминах полной (т.е. интегрированной по всем длинам волн) светимости солнце который 3.86×1026 W, давая радио мощность 1.5×1010 L.

Классы Анджело Секки

Впервые классифицировал звездные спектры священник и астроном из Италии — Анджело Секки. В 1866-м году он разделил все небесные светила на три группы, в зависимости от температуры поверхности звезды и соответствующего ей цвета. За последующие 11 лет астроном добавил еще два класса.

I – небесные светила голубого и белого цветов. В их спектре имеются широкие линии поглощения водорода. По современной классификации, звезды типа А и частично F, такие как Вега или Альтаир. Сюда же включается подкласс звезд с узкими фраунгоферовскими линиями (начало класса B), к ним относится Ригель и γ Ориона.

Вега из созвездия Лиры

  • II – звезды оранжевого или желтого цвета. Имеют малоразличимые линии поглощения водорода, и отчетливые – металлов. Среди них наше Солнце, или Капелла из созвездия Возничего. В современной классификации – G, K и конец F.
  • III – светила оранжевого и красного цветов (класс М). С четкими линиями поглощения в синем диапазоне, металлов, а также слабые линии водорода, кальция и калия. Звезды типа Антарес и Бетельгейзе.
  • IV – углеродные звезды, имеют красный цвет.
  • V – небесные светила, спектр которых имеет линии поглощения – эмиссионные линии.

Характеристические особенности в классе

Очевидно, каждая звезда хоть и относится к определенному классу, все же остается индивидуальным и неповторимым объектом, как и человек. Потому существует ряд дополнительных буквенных обозначений, которые указывают на особенности светила. Тип звезды обозначается буквой, которая стоит перед спектральным классом: карлик (d от dwarf), сверхгигант (с), гигант (g), субгигант (sg), субкарлик (sd), белый карлик (w или wd).

Пульсар PSR J0348 +0432 — нейтронная звезда и белый карлик

Многие свойства звезды выражаются особенностями его спектра, для них существует множество буквенных обозначений, которые располагаются после спектрального класса, например сильные линии металлов буквой m, а резкие и узкие линии – s.

Используя вышеописанные спектральные классы, астрономы могут кратко изложить основные свойства и особенности космического объекта. Так ярчайшая точка ночного небосвода – Сириус АB представляет собой систему из двух звезд и имеет спектральный класс A1Vm/DA2. Это означает, что видимая звезда (Сириус А) относится к классу А с подклассом температуры 1, является карликом главной последовательности и имеет сильные линии металлов, о чем говорят буквы «V» и «m». Ее компаньон Сириус Б – желтый карлик с подклассом 2, имеющий в атмосфере водород, и не имеющий гелий, линии которых соответственно присутствуют/отсутствуют в спектре, на что указывает буква А.

Отношение к величине

Светимость — это внутреннее измеримое свойство звезды, не зависящее от расстояния. С другой стороны, понятие величины включает расстояние. Видимая величина является мерой убывающего потока света в результате расстояния в соответствии с законом обратных квадратами . Логарифмическая шкала Погсона используется для измерения как видимой, так и абсолютной звездной величины, последняя соответствует яркости звезды или другого небесного тела, если бы оно было расположено на межзвездном расстоянии 10 парсеков (3,1 × 10 17 метров ). В дополнение к уменьшению яркости с увеличением расстояния, есть дополнительное уменьшение яркости из-за поглощения межзвездной пыли.

Измеряя ширину определенных линий поглощения в звездном спектре , часто можно присвоить звезде определенный класс светимости, не зная расстояния до нее. Таким образом, точную меру его абсолютной величины можно определить, не зная ни расстояния, ни межзвездного поглощения.

При измерении яркости звезд абсолютная величина, видимая величина и расстояние являются взаимосвязанными параметрами: если известны два, можно определить третий. Поскольку светимость Солнца является стандартом, сравнение этих параметров с видимой величиной и расстоянием до Солнца — самый простой способ запомнить, как преобразовать их между собой, хотя официально значения нулевой точки определяются МАС.

Величина звезды, безразмерная мера, представляет собой логарифмическую шкалу наблюдаемой видимой яркости. Видимая величина — это наблюдаемая видимая яркость с Земли, которая зависит от расстояния до объекта. Абсолютная звездная величина — это видимая звездная величина на расстоянии 10  пк (3,1 × 10 17  м ), поэтому болометрическая абсолютная звездная величина является логарифмической мерой болометрической светимости.

Разница в болометрической звездной величине между двумя объектами связана с их соотношением светимости в соответствии с:

Mbol1-Mbol2знак равно-2,5бревно10⁡L1L2{\ displaystyle M _ {\ text {bol1}} — M _ {\ text {bol2}} = — 2,5 \ log _ {10} {\ frac {L _ {\ text {1}}} {L _ {\ text {2} }}}}

куда:

Mbol1{\ displaystyle M _ {\ text {bol1}}} болометрическая величина первого объекта
Mbol2{\ displaystyle M _ {\ text {bol2}}} — болометрическая величина второго объекта.
L1{\ displaystyle L _ {\ text {1}}} — болометрическая светимость первого объекта
L2{\ displaystyle L _ {\ text {2}}} болометрическая светимость второго объекта

Нулевая точка шкалы абсолютных величин фактически определяется как фиксированная светимость 3,0128 × 10 28  Вт . Следовательно, абсолютная звездная величина может быть рассчитана по светимости в ваттах:

Mболзнак равно-2,5бревно10⁡L*L≈-2,5бревно10⁡L*+71.1974{\ displaystyle M _ {\ mathrm {bol}} = — 2,5 \ log _ {10} {\ frac {L _ {*}} {L_ {0}}} \ приблизительно -2,5 \ log _ {10} L _ {*} +71.1974}

где L — нулевая светимость3,0128 × 10 28  Вт

а светимость в ваттах может быть рассчитана по абсолютной величине (хотя абсолютные величины часто не измеряются относительно абсолютного потока):

L*знак равноL×10-0,4Mбол{\ displaystyle L _ {*} = L_ {0} \ times 10 ^ {- 0,4M _ {\ mathrm {bol}}}}

Как астрономы измеряют блеск звезд?

Раз понятие блеска в астрономии имеет строгое научное определение, значит блеск можно измерить.

Действительно, блеск звезд (да и вообще любых небесных светил) измеряется в звездных величинах. Звездная величина — особая безразмерная физическая величина, которая применяется только в астрономии и астрофизике. Обозначается в виде латинской буквы m над ее числовым значением. Например, блеск Сириуса -1,44m. Измеряются звездные величины парадоксальным образом: чем меньше значение m, тем выше блеск небесного объекта. Подробнее читайте в статье «Что такое звездная величина?»

Помимо звездных величин, блеск небесных объектов можно измерять и в традиционных физических величинах, например, в люксах. Связь между звездной величиной и люксом следующая:

m = -14 — 2,5lgJ, где J — значение в люксах.

Таким образом, звезда Вега, имеющая видимый блеск около 0m, создает освещенность 0,00000254 лк. Полная Луна создает освещенность в 0,25 лк.