Regimasis ryškumas (magnitudė): apibrėžimas, skalė ir pavyzdžiai
Sužinokite, kas yra regimasis ryškumas (magnitudė), kaip veikia magnitudžių skalė, logaritminis matas ir pavyzdžiai: Saulė, Mėnulis, Venera, ISS ir dirbtiniai žybsniai.
Dangaus objekto regimasis dydis (m) - tai skaičius, kuriuo matuojamas jo ryškumas, kurį mato stebėtojas Žemėje. Kuo ryškesnis atrodo objektas, tuo mažesnė jo magnitudė (t. y. atvirkštinis santykis). Saulė, kurios regimoji žvaigždė yra apie -27, yra ryškiausias dangaus objektas matomas iš Žemės.
Magnitudės skalė ir matematika
Magnitudė yra logaritminis matas. Pagal Pogsono apibrėžimą skirtumas tarp dviejų magnitudžių susijęs su jų šviesumu tokia formule:
m1 − m2 = −2.5 log10(F1 / F2)
Čia F1 ir F2 yra objekto spinduliavimo (flux) reikšmės toje pačioje fotometrinėje juostoje. Iš šios formulės seka, kad skirtumas 5 magnitudžių atitinka šviesumo skirtumą 100 kartų, o vienos magnitudės skirtumas atitinka maždaug 2.512 karto skirtumą (100^(1/5) ≈ 2.512).
Fotometrinės juostos ir referencijos
Magnitudė visada matuojama tam tikrame spektriniame intervale arba juostoje (pvz., V, B ir kt.). Įprastinės sistemos, tokios kaip Johnson–Cousins, naudoja konkrečias juostas, o magnitudžių reikšmės priklauso nuo to, kurioje juostoje jos matuotos. Istoriškai magnitudžių nulinė reikšmė buvo susieta su žvaigžde Vegą, tačiau egzistuoja ir kitokios sistemos (pvz., AB magnitudė), kuriose referencinis spinduliavimas yra apibrėžtas kitaip.
Aprašomieji terminai: regimasis ir absoliutus
Reikia atskirti regimąją (apparent) magnitudę — tai, ką mato stebėtojas iš Žemės — ir absoliučią magnitudę, kuri apibrėžiama kaip objekto magnitudė, jei jis būtų už 10 parsekų (≈32.6 šviesmečių) nuo stebėtojo. Ryšys tarp regimosios m, absoliučios M ir atstumo d (parsekų) dažnai rašomas taip:
m − M = 5 log10(d / 10)
Pavyzdžiai ir praktinės reikšmės
Tipiški regimųjų magnitudžių pavyzdžiai (apytiksliai, priklauso nuo stebėjimo sąlygų):
- Saulė: apie −26.7 (yra labai ryški, todėl musiančias fotometrines vertes reikia koreguoti);
- Mėnulis (pilnatis): apie −12.7 (kartais aprašoma kaip −13, tai apytikslė vertė);
- Venera (ryškiausia planeta): apie −4.5 iki −4.9 (priklausomai nuo orbitalinės fazės);
- Ryškiausi žmogaus sukurti blyksniai (pvz., Iridžio žybsniai): gali pasiekti apie −8…−9;
- Tarptautinė kosminė stotis (TKS): gali būti matoma kaip apie −2…−6, priklausomai nuo apšvietimo ir fazės (dažniausiai apie −3…−5).
Žmogaus akis esant tamsiam dangui paprastai gali matyti žvaigždes iki maždaug +6 magnitudės (tai priklauso nuo regėjimo ir aplinkos šviesos taršos). Modernūs teleskopai ir fotoaparatai leidžia fiksuoti daug silpnesnius objektus — iki +20, +25 magnitudės ir dar silpnesnius profesionaliais prietaisais.
Kiti svarbūs pastebėjimai
- Neigiamas magnitudės skaičius reiškia labai ryškų objektą (mažesnis skaičius → ryškesnis objektas).
- Magnitudė priklauso nuo juostos: objektas gali būti ryškesnis vienoje juostoje (pvz., infraraudonoje), o silpnesnis kitoje (pvz., mėlynoje), todėl dažnai nurodomas ir spalvinis indeksas, pvz., B−V.
- Matavimai reikalauja kalibracijos (reference stars) ir korekcijų dėl atmosferos, instrumentų jautrumo bei galimos tarpžvaigždinės arba tarpplanetinės dulkių įtakos.
Apibendrinant: regimasis dydis (magnitudė) yra patogus ir plačiai naudojamas logaritminis ryškumo matas, leidžiantis palyginti dangaus objektų šviesumą įvairiose fotometrinėse juostose. Nors skaičius gali atrodyti priešingas intuicijai (mažesnė reikšmė = ryškesnis objektas), formulė ir skalė suteikia aiškų ir kiekybinį santykį tarp objektų šviesumų.
Sirijus, esantis Canis Major žvaigždyne, yra ryškiausia žvaigždė naktiniame danguje (regimoji žvaigždė -1,42 magnitudės).
Istorija
Graikų astronomas Hiparchas pirmasis išrado mūsų regimojo dydžio sistemą. Ryškiausioms žvaigždėms jis suteikė 1 magnitudę, o silpnesnėms žvaigždėms šį skaičių padidino. Maždaug po 300 metų Ptolemėjas Aleksandrietis, remdamasis Hiparcho darbu, sukūrė žvaigždžių enciklopediją. Persų astronomas Al-Sufis, perėmęs Ptolemėjo darbą, maždaug po 800 metų žvaigždėms suteikė arabiškus pavadinimus. Viduramžių Europos astronomai tiesiog išvertė Al-Sufio darbą į lotynų kalbą, todėl šiandien daugelis žvaigždžių turi arabiškus pavadinimus.
Magnitudės sistemos
| Matomas tipiška žmogaus | Akivaizdus | Ryškumas, palyginti su Vega | Žvaigždžių, |
| Taip | -1.0 | 250% | 1 |
| 0.0 | 100% | 4 | |
| 1.0 | 40% | 15 | |
| 2.0 | 16% | 48 | |
| 3.0 | 6.3% | 171 | |
| 4.0 | 2.5% | 513 | |
| 5.0 | 1.0% | 1 602 | |
| 6.0 | 0.40% | 4 800 | |
| 6.5 | 0.25% | 9 096 | |
| Ne | 7.0 | 0.16% | 14 000 |
| 8.0 | 0.063% | 42 000 | |
| 9.0 | 0.025% | 121 000 | |
| 10.0 | 0.010% | 340 000 |
- Matomasis dydis m - tai dangaus kūno ryškumo matas, kurį mato žmogus Žemėje (be Žemės atmosferos). Kuo ryškesnis objektas atrodo, tuo mažesnė jo magnitudės skaitinė vertė. Pavyzdžiui, Alfa Kentauro regimoji žvaigždė turi didesnę regimąją magnitudę (t. y. mažesnę reikšmę) nei Betelgeizė, nes ji yra daug arčiau Žemės.
- Absoliutusis dydis - tai regimasis dydis m, kurį objektas turėtų, jei būtų standartiniu atstumu nuo Žemės. Standartinis atstumas nuo Žemės yra 32,6 šviesmečiai. Absoliučiosios didumo sąvoka leidžia astronomams palyginti objektų ryškumą neatsižvelgiant į jų atstumą. Matuojant absoliučiuoju dydžiu, Saulės šviesis mažesnis už Sirijaus - tik 4,8.
- Vizualinis dydis - tai žvaigždės ryškumo dydis skaitmeninėje skalėje. Tai dydis, pagrįstas žmogaus akies jautrumu.
- Fotografinis dydis skiriasi nuo regimojo dydžio, nes fotojuostos yra jautresnės mėlynai šviesai ir spinduliuotei, kurios žmogaus akis nemato.
Susiję puslapiai
- Ryškiausių žvaigždžių sąrašas
- Šviesiausių žinomų žvaigždžių sąrašas
- Artimiausių galaktikų sąrašas
- Artimiausių žvaigždžių sąrašas
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Koks yra regimosios didybės apibrėžimas?
A.: Akivaizdusis dydis - tai skaičius, kuriuo matuojamas dangaus objekto ryškumas, kurį mato stebėtojas Žemėje.
K: Kaip objekto ryškumas susijęs su jo magnitudės verte?
A: Kuo ryškesnis objektas atrodo, tuo mažesnė jo magnitudė.
K: Kuris dangaus objektas danguje turi ryškiausią regimąją magnitudę?
Atsakymas: Saulė danguje turi ryškiausią regimąją magnitudę -27.
K: Koks yra magnitudės matavimo vienetas?
A: Magnitudė yra logaritminis matas, kuris paprastai matuojamas tam tikrame bangos ilgyje arba praleidžiamojoje juostoje, dažniausiai optiniame arba artimajame infraraudonajame diapazone.
K: Koks yra pilnaties magnitudės matomasis dydis?
A: Mėnulio pilnaties regimoji diduma yra -13.
K: Kurios planetos magnitudė yra ryškiausia?
A: Ryškiausia magnitudė yra Veneros, kurios matomoji vertė yra -5.
K: Kokios yra Iridžio žybsnių ir Tarptautinės kosminės stoties magnitudės vertės, žiūrint iš Žemės?
A: Ryškiausių žmogaus sukurtų objektų, Iridžio žybsnių, magnitudė yra -9, o Tarptautinės kosminės stoties magnitudė -6.
Ieškoti