Почему звезды мерцают, а планеты нет
Смотря на ночное небо, можно заметить необычный феномен: звезды светятся колеблющимся светом, а планеты – нет. Это явление известно под названием «звездная сцинтилляция», и связано оно с особенностями нашей атмосферы. В этой статье «Рамблер» подробно объяснит, какие факторы влияют на силу мерцания и можно ли его уменьшить.
Свет, путешествующий из глубин космоса, проходит через атмосферу Земли, прежде чем попасть в наши глаза или в объектив телескопа. Однако земная атмосфера неоднородна – она состоит из множества слоев, которые постоянно движутся и имеют разную температуру и плотность.
Этот эффект можно сравнить с наблюдением за объектом через горячий воздух над асфальтом: изображение начинает «плыть» и колебаться. Точно так же ведет себя свет далеких звезд, проходя через слои воздуха.
Почему мерцают звезды?
1. Точечные источники света
Звезды настолько далеко от нас, что даже в самые мощные телескопы они выглядят как точки. Их свет проходит через атмосферу одной-единственной тонкой лучевой траекторией, что делает его крайне чувствительным к любым изменениям в плотности воздуха.
2. Турбулентность в атмосфере
Земная атмосфера постоянно меняется: теплые и холодные массы воздуха перемещаются, смешиваются, образуя нестабильную среду. Это вызывает постоянное хаотичное преломление световых лучей, которое и создает эффект сцинтилляции.
3. Угол наблюдения
Звезды, расположенные ближе к горизонту, мерцают сильнее, чем те, которые находятся прямо над головой. Это связано с тем, что чем ниже звезда, тем толще слой атмосферы, через который проходит ее свет.
Влажность и температура
Влажные или холодные слои воздуха усиливают мерцание. Поэтому звезды сильнее мерцают в теплые летние ночи или в условиях повышенной влажности.
3. Почему планеты не мерцают?
Планеты в отличие от звезд находятся намного ближе к Земле. Хотя расстояние до них измеряется миллионами километров, а не световыми годами, это принципиально меняет способ, которым их свет проходит через атмосферу.
1. Видимый размер
Планеты кажутся нам не точками, а миниатюрными дисками (даже если невооруженным глазом мы этого не различаем). Из-за их большего углового диаметра их свет проходит не по одной тонкой траектории, а сразу по множеству.
Представьте, что атмосфера действует как хаотически движущаяся линза. Если на нее падает один узкий луч (звезда), его положение меняется хаотично, создавая эффект мерцания. Если же свет проходит широким пучком (как в случае с планетами), его отклонения компенсируются: одни лучи становятся ярче, другие тусклее, но в среднем изображение остается стабильным.
Зачем космонавты ведут заметки в космосе и чем они пишут
2. Расстояние
Чем дальше объект, тем меньше его угловой размер. Даже если гипотетически заменить планету на аналогичный по светимости объект, но расположенный на огромном расстоянии, он начнет мерцать, так как превратится в точечный источник света.
Можно ли уменьшить мерцание звезд?
Проблема мерцания звезд актуальна не только для любителей астрономии, но и для профессиональных ученых, занимающихся астрономическими наблюдениями. Для решения этой проблемы используются несколько подходов:
- Наблюдения из космоса. Лучший способ избежать атмосферных искажений – размещать телескопы вне атмосферы. Именно поэтому такие обсерватории, как «Хаббл», передают невероятно четкие изображения, не искаженные мерцанием.
- Адаптивная оптика. Современные наземные телескопы используют технологию адаптивной оптики. Специальные компьютеры отслеживают атмосферные искажения в реальном времени и корректируют изображение, изменяя форму зеркал телескопа.
- Выбор места для наблюдений. Астрономические обсерватории строятся в сухих, высокогорных местах с минимальной турбулентностью – например, в Чили, на Гавайях или в Канарских горах.
- Использование искусственных «опорных звезд». Ученые создают искусственные ориентиры – с помощью мощных лазеров они создают «псевдозвезды» в атмосфере, по которым можно корректировать искажения в реальном времени.
Подводя итог, звезды мерцают, а планеты – нет, потому что их свет проходит через атмосферу по-разному. Звезды, будучи точечными источниками света, подвержены хаотичным изменениям преломления, что создает эффект сцинтилляции. Планеты, обладая заметным угловым размером, распределяют свет по большей площади, благодаря чему мерцание сглаживается.
Ранее мы писали, почему кадры из космоса цветные, если там сплошная темнота.