Почему звёзды мерцают
Дрожащий воздух, звёзды-точки и планеты-кружочки — и почему у горизонта звезда переливается всеми цветами
Звёзды мерцают не сами по себе — их свет «дрожит» в атмосфере Земли. Воздух неоднороден: в нём всё время перемешиваются тёплые и холодные струи с разной плотностью. Каждая такая струя чуть-чуть преломляет свет, как слабая линза, и луч звезды то отклоняется, то возвращается. Звёзды так далеко, что для нас они — точки, и любое такое отклонение заметно. А планеты, даже если на глаз кажутся точками, на самом деле маленькие диски: дрожание разных их частей усредняется, и планеты светят ровно. Сильнее всего звёзды мерцают у горизонта — там их свет проходит сквозь самый толстый слой воздуха.
Мерцают не звёзды, а воздух
Мерцание звёзд — случайные изменения их блеска, цвета и даже видимого положения [1][2]. Сами звёзды светят ровно. «Дрожит» их свет, пока проходит через атмосферу Земли[2][1].
Воздух над нами неоднороден: в нём постоянно перемешиваются более тёплые и более холодные струи, и плотность воздуха в них немного разная. Каждая такая неоднородность чуть-чуть преломляет свет — работает как слабая линза или призма. Луч звезды то отклоняется, то возвращается, и звезда мигает[1].
Учёные называют это аномальной атмосферной рефракцией, вызванной турбулентностью — беспорядочными вихрями воздуха[2][1].
Звезда меняет блеск от одного до сотен раз в секунду. Но сильнее всего колебания с частотой 3–15 раз в секунду[2].
Почему планеты светят ровно
Есть простой способ отличить на небе планету от звезды: планеты почти не мерцают[2] [1].
Звёзды невероятно далеко, и даже в самые мощные телескопы они выглядят точками. Луч от точки легко сбить с пути[2][1]. Планеты гораздо ближе. На глаз их диск не различить, но он намного больше, чем у звёзд. Свет приходит от множества точек этого диска, каждая мерцает по-своему — и в сумме дрожание усредняется: когда одна часть диска становится ярче, другая тускнеет[2][1].

У горизонта сильнее
Звёзды, поднявшиеся высоко над головой, мерцают слабо. А у самого горизонта мерцание особенно заметно: свет идёт к нам наискосок и проходит через гораздо более толстый слой воздуха[1] [2].
У горизонта блеск звезды может меняться очень сильно, а яркие звёзды заметно меняют цвет. Это цветное мерцание видно даже невооружённым глазом[2].
Сегодня Сириус, самая яркая звезда ночного неба, голубовато-белый. Но древние авторы — например, римский философ Сенека — называли его красным. Одно из объяснений: Сириус, восходя и заходя у горизонта, сильно мерцает, и это могло создавать впечатление красного цвета[3].
Как астрономы борются с мерцанием
Для любителя звёзд мерцание красиво, а для астронома — помеха: оно мешает точно измерять положения звёзд [2]. Мерцание — один из главных факторов, от которых зависит качество наблюдений, вместе с засветкой и облачностью[1].
- Чем больше объектив телескопа, тем сильнее мерцание сглаживается: свет собирается с большой площади и дрожание усредняется[1][2].
- Многие крупные телескопы оснащены адаптивной оптикой: специальное зеркало постоянно чуть-чуть меняет форму, компенсируя искажения, которые вносит атмосфера[1][4].
Мерцают не только звёзды. Далёкие огни на Земле, если смотреть на них через толщу воздуха, тоже «дрожат» — это называют земным мерцанием[1].
Частые вопросы
Почему звёзды мерцают, а планеты нет?
Звёзды так далеко, что выглядят точками даже в самые мощные телескопы, и малейшее дрожание воздуха меняет их блеск. Планеты ближе — это крошечные диски. Когда одна часть диска становится ярче, другая тускнеет, и в сумме блеск планеты почти не меняется.
Почему звёзды у горизонта мерцают сильнее?
Их свет идёт к нам наискосок и проходит гораздо больший путь через атмосферу, чем свет звезды над головой. На пути больше неоднородностей — и мерцание сильнее. У горизонта блеск может меняться очень заметно, а яркие звёзды даже меняют цвет.
Мерцают ли звёзды в космосе?
Мерцание создаёт атмосфера Земли, а не сами звёзды. Поэтому, чтобы ослабить его, астрономы строят телескопы с большими зеркалами и адаптивной оптикой, которая подстраивает форму зеркала под дрожание воздуха.
Источники
- Wikipedia. Twinkling, en.wikipedia.org. en.wikipedia.org
- Википедия. Мерцание звёзд, ru.wikipedia.org. ru.wikipedia.org
- Википедия. Сириус, ru.wikipedia.org. ru.wikipedia.org
- Википедия. Адаптивная оптика, ru.wikipedia.org. ru.wikipedia.org
Обсуждение
Комментариев пока нет — начните обсуждение первым.
Чтобы написать комментарий или ответить, войдите на сайт: