Расстояния до звезд

Радиус Земли оказывается слишком малым, чтобы служить базисом для измерения параллактического смещения звезд и для определения расстояний до них. Еще во времена Коперника было ясно, что если Земля действительно перемещается в пространстве, обращаясь вокруг Солнца, то видимые положения звезд на небе должны меняться. Земля за полгода перемещается на величину диаметра своей орбиты. Направления на звезду с двух концов диаметра этой орбиты должны различаться на величину параллактического смещения. Иначе говоря, у звезд должен быть заметен годичный параллакс. Годичным параллаксом звезды называется угол, под которым со звезды видна большая полуось земной орбиты перпендикулярная к лучу зрения. Параллакс звезд не был обнаружен, и Коперник правильно утверждал, что это происходит потому, что звезды слишком далеки от Земли, чтобы существовавшими тогда приборами можно было обнаружить параллактическое смещение звезд при базисе, равном диаметру земной орбиты. Наблюдения положения звезды на небе делаются в моменты, разделенные полугодом. За это время Земля переносит наблюдателя на расстояние, равное диаметру ее орбиты. В настоящее время способ определения годичного параллакса является основным при определении расстояний до звезд.

Впервые годичный параллакс звезды был надежно измерен выдающимся русским ученым В. Я. Струве в 1837 г. Он измерил годичный параллакс звезды Веги. Одновременно с этим в других странах измерили параллаксы еще у двух звезд. Одной из них была Альфа (а) Центавра. Она оказалась ближайшей к нам звездой с годичным параллаксом р=0", 75. Под таким углом невооруженному глазу видна проволочка толщиной 1мм с расстояния 280 м. Не удивительно, что так долго не могли заметить у звезд подобные столь малые угловые смещения.

Расстояние до звезды D = a/sin(p), где а — большая полуось земной орбиты. Если выражать р в секундах дуги, то при малости р D = а/(р"sin1"). Если принять а за единицу, то, зная, что sin1" = 1/206265 получим D=206265/pастрономических единиц.

Расстояние до ближайшей звезды а Центавра D=206 265/(3/4) = = 270 000 а. е. Свет проходит расстояние до а Центавра за 4 года, тогда как от Солнца до Земли он идет только 8 мин, а от Луны 1сек.

Расстояния до звезд удобно выражать в парсеках (пс). Парсек— расстояние, с которого большая полуось земной орбиты, перпендикулярная к лучу зрения, видна под углом в 1". Расстояние в парсеках равно обратной величине годичного параллакса, выраженного в секундах дуги. 1 парсек = 3, 26 светового года = 3*1013 км. Расстояние до звезды а Центавра равно 4/3 пс.

Измерением годичного параллакса можно надежно установить расстояния до звезд, находящихся не далее 100 пс или 300 световых лет. Расстояния до более далеких звезд в настоящее время можно определить иногда другими методами

Светимость звезд

Светимостью звезды L называется ее истинная сила света по сравнению с силой света Солнца.

Абсолютной звездной величиной М называется та видимая звездная величина, которую имела бы звезда, если бы находилась от нас на стандартном расстоянии D0 = 10 пс.

Величины L и М легко вычислить, если известны расстояние до звезды D и параллакс р. В самом деле, блеск источника света меняется обратно пропорционально квадрату расстояния.

Величины М и I в разных единицах выражают истинную силу света звезды независимо от расстояния до нее.

Абсолютные величины очень ярких звезд отрицательны и доходят до М = —8, а иногда и выше. Такие звезды называются гигантами и сверхгигантами. Звезда S Золотой Рыбы ярче нашегр Солнца в 500 000 раз, ее светимость L=500 000, и видно ее в южном полушарии неба лишь в сильный бинокль. А наше Солнце считается звездой-карликом! Наименьшую силу света имеют холодные красные карлики с М=17 и L = 0, 000 013.

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 оттого, что при одинаковой температуре давление в их атмосферах несколько различно. В атмосферах звезд-гигантов давление меньше, они разреженнее.

Существуют типы звезд, меняющих свой блеск по определенному закону и имеющих определенную абсолютную звездную величину. Тогда, зная их абсолютную звездную величину и сравнивая ее с их видимой величиной, мы можем определить расстояние до звезд. Такими способами удалось вычислить расстояния до определенных типов звезд, составляющие иногда несколько миллионов световых лет.

Источником энергии Солнца и большинства звезд являются ядерные реакции превращения водорода в гелий. Они происходят в недрах звезд при температурах внесколько десятков миллионов градусов.