Звезды-2
Послушайте!
Ведь, если звёзды зажигают —
Значит — это кому-нибудь нужно?
Значит — это необходимо,
Чтобы каждый вечер
Над крышами
Загоралась хоть одна звезда?!
© В.В. Маяковский
Научный подход к познанию мира подразумевает всестороннее изучение объектов, его
составляющих. Темой наших изысканий на предстоящие две-три недели стали звезды, глядящие
на нас с темных небес по ночам. Отринув жалость и отвращение, в предыдущей статье мы
«препарировали» этих звездных кошек, чтобы изучить их физическое и химическое строение, а
так же процессы, проистекающие в различных системах «органов». Сегодня мы немного побудем
колдунами и ведьмами, способными увидеть ауру объекта, его энергетические поля и прочие
астральные излучения. Нашими посохами да волшебными палочками станут спектрометры и
радиометры, а картами Таро – данные, получаемые этих приборов в обсерваториях по всему
миру.
Данные о спектрах звезд (распределение электромагнитного излучения по частотам или
по длинам волн) и их светимости (полная энергия, излучаемая астрономическим объектом в
единицу времени) используются для классификации светил. Казалось бы, логично было бы также
классифицировать звезды по типу термоядерных реакций, в них идущих, и по их положению.
Однако эти показатели зависят от стадии эволюции каждой звезды и меняются с течением
времени. Спектральная классификация стала общепринятой, т.к. теория, какие реакции идут в
звезде, если известны только ее внешние признаки, отсутствует.
Система классификации звезд, используемая и поныне, была разработана на рубеже XIX-
XX вв. в Гарвардской обсерватории и потому носит название гарвардской системы. Между
цветами звезд и линиями поглощения (см. предыдущую статью) в их спектрах существует сильная
корреляция. Позднее была построена диаграмма спектрального класса-светимости Герцшпрунга-
Рассела (сокращенно «диаграмма Г-Р»). По ее осям обозначены абсолютная звездная величина
(светимость звезды) и спектральный класс (температура поверхности звезды). На этой диаграмме
звезды распределены неравномерно и сгруппированы в нескольких областях, каждой из которых
был соответственно поставлен класс светимости. Эта система, использующая одновременно
спектральный класс и класс светимости, была названа йерской системой или системой Моргана-
Кинана по фамилиям разработавших ее астрономов. Она считается более точной, чем гарвардская
система, и потому астрономы отдают предпочтение ей.
Итак, перейдем к подробному рассмотрению ауры нашей звездной кошки (спектрального
класса звезды) и ее пушистости (светимости звезды). Начнем со спектрального класса.
Спектральные классы звезд зависят от температуры их поверхности и потому сильно
различаются. Но в большинстве своем являются непрерывными с линиями поглощения
(зависимость показателя поглощения объекта от длины волны излучения) и иногда –
эмиссионными линиями (относительная интенсивность электромагнитного излучения по шкале
частот). Звездные кошки делятся на виды в зависимости от понижения их эффективной
температуры (температура абсолютно черного тела (поглощающего все излучение в любых
диапазонах) с размерами, равными размеру небесного тела и излучающему такое же количество
энергии в единицу времени) и от цвета – от голубых к красным. Классы обозначаются латинскими
буквами O, B, A, F, G, K, M . Большинство звезд, в т.ч. и наше Солнце, относится к этим классам,
однако существуют и другие: L, T, Y для коричневых карликов или C, S
для углеродных и циркониевых звёзд. Об этих особенных кошках мы поговорим чуть позже, когда
будем подробно рассматривать эволюцию звезд. Основные виды звездных кошек, как и виды
других животных, делятся на подвиды (подклассы), обозначаемые цифрами от 0 до 9 после буквенного обозначения класса (кроме класса О, подклассы которого от 2 до 9) в порядке
понижения температуры. Иногда используются дробные классы, например В0,5. Класс Солнца –
G5. Более горячих сфинксов условно называют поздними, а более прохладных благодаря
пушистой шкуре персидских котов – ранними.
Как рацион кошек разных видов различен в силу их строения и эволюционных
особенностей, так и звезды отличаются не только температурой и цветами, но и линиями
поглощения. Так, кошки класса М предпочитают линии поглощения различных молекулярных
соединений, а виду О больше по вкусу диета из многократно ионизированных атомов. Это
напрямую связано с температурой поверхности звезды: при повышении температуры молекула
распадаются на атомы, и степень ионизации последних также повышается. Кроме того, на
интенсивность тех или иных линий влияет химический состав звезды.
Ученые в целом и астрономы в частности – они как дети. Зверушек любят и придумывают
мнемонические фразы (фразы, способствующие запоминанию информации путем образования
ассоциаций и замены на них отдельных слов или словосочетаний). Для запоминания основной
спектральной последовательности существует такая фраза: Oh Be A Fine Girl (Guy), Kiss Me на
английском языке. Фраза же, построенная с аналогичной целью на русском языке звучит
так: Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Морковь.
Перейдем к пушистости наших звездных кошек, иначе говоря – к классам светимости. Это
классификация звездной светимости (полная энергия, излучаемая астрономическим объектом в
единицу времени) по абсолютным звездным величинам.
Абсолютная звездная величина – это физическая величина, характеризующая блеск
астрономического объекта. Блеск же, или звездная величина – это безразмерная числовая
характеристика яркости объекта, обозначаемая буквой m (от лат. magnitudo — «величина,
размер»), которая описывает поток энергии от рассматриваемого светила (т.е. энергию всех
фотонов в секунду) на единицу площади. Блеск зависит как от характеристик самого объекта (его
светимости), так и от расстояния до него. Чем меньше значение звездной величины, тем ярче
объект. Понятие звездной величины используется для измерения потока энергии в видимом,
инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. А абсолютная звездная величина определяется
как видимая звездная величина объекта, если бы он был расположен на расстоянии 10 парсек от
наблюдателя и не испытывал бы ни межзвездного, ни атмосферного поглощения. Таким
образом, наблюдение за светящимися глазами кошки (звезды) в темной комнате (космосе) со
всей летающей в ней пылью и мошкарой является звездным блеском (видимой звездной
величиной), а их сияние на определенном расстоянии, такое, какое есть («сферическое сияние
глаз кошки в вакууме», как пошутили бы физики) – это абсолютная звездная величина.
Классы светимости звезд приходится устанавливать по косвенным признакам, т.к. видимая
звездная величина зависит от расстояния до светила, и, следовательно, от поглощения
межзвездной средой испускаемого им света, а абсолютная звездная величина определяется по
особенностям ее спектра, зависящего от температуры, протяженности и плотности атмосферы
звезды.
Различают следующие классы светимости: гипергиганты, ярчайшие сверхгиганты, яркие
сверхгиганты, нормальные сверхгиганты, яркие гиганты, нормальные гиганты, субгиганты,
карлики главной последовательности (к которым относится наше Солнце), субкарлики и белые
карлики.
Звезды одного спектрального класса, но разных светимостей, отличаются не только
абсолютной звездной величиной. Некоторые особенности спектров могут становиться как более
выраженными, так и менее при переходе к более ярким классам светимости. Эти эффекты
называются эффектами светимости. Звезды больших размеров (гиганты и сверхгиганты) имеют
практически такую же массу, как звезды главной последовательности. Следовательно, ускорение
свободного падения у поверхности таких звезд ниже, поэтому и плотность с давлением газа там
меньше. Это и приводит к появлению различных эффектов светимости. Например, у более ярких
звезд спектральные линии оказываются более узкими и глубокими, а в менее ярких звездах более
сильны линии ионизированных элементов.