لمعان النجم وأحجامه. لمعان النجم

إن الكمية الفيزيائية الوحيدة التي يمكن أن تميز النجم والتي يمكن قياسها هي الإضاءة التي يخلقها النجم سطح الأرض. من البصريات ومن المعروف أن الإضاءة ه،لمعان النجم لوالمسافة إلى النجم رالمرتبطة بالعلاقة

ه = ل/ 4π ر 2 .

الإضاءة الناتجة عن ألمع نجم سيريوس على سطح الأرض أعلى بأكثر من 10 10 مرات من الإضاءة الناتجة عن أضعف نجم يمكن ملاحظته، ولكنها تقريبًا بنفس العدد من المرات أقل من الإضاءة الناتجة عن الشمس.

بمعرفة المسافة إلى النجم وقياس الإضاءة التي يخلقها، يمكن تحديد إحدى خصائصه الفيزيائية الرئيسية - اللمعان. اتضح أن لمعان النجوم منتشر على نطاق واسع جدًا. إن لمعان معظم النجوم أقل من الشمس (لأقلها قوة مليون مرة) ولأكبرها وأضخمها. نجوم ساطعة، والتي تسمى العمالقة البيضاء أو الزرقاء، أكبر بعشرات الآلاف من المرات.

تصل درجة حرارة النجوم الأكثر سخونة إلى 35000 كلفن. ويقع الحد الأقصى لإشعاعها في المنطقة فوق البنفسجية البعيدة، وتبدو لنا باللون الأزرق. النجوم التي تبلغ درجة حرارتها 10000 كلفن تكون بيضاء، وتلك التي تبلغ درجة حرارتها 6000 كلفن تكون صفراء، وتلك التي تبلغ درجة حرارتها 3000-3500 كلفن تكون حمراء.

الجدول 1.درجة الحرارة والطيف واللون لبعض النجوم

درجة حرارة،ك	الخطوط الرئيسية في الطيف المرئي (العناصر الكيميائية)	لون النجمة	ممثل
		أبيض مزرق	فيجا (α Lyrae)
			سيريوس (α كانيس ميجور)
	المعادن، OH، TiO		أركتوروس (α فول باشا)
	المعادن، OH، TiO	احمر غامق	رأرنبة

لون النجمة

سوف يلاحظ المراقب اليقظ على الفور وجود نجوم ساطعة لون مختلف. وبالتالي، فإن Vega (α Lyra) أبيض مزرق، وAldebaran (α Taurus) أصفر محمر، وSirius (α) الكلبية الكبرى) أبيض، قلب العقرب (α برج العقرب) أحمر، شمس وكابيلا (α Auriga) أصفر. نحن لا نرى الألوان في النجوم الخافتة فقط بسبب خصوصيات رؤيتنا. يتم تحديد لون النجم من خلال درجة حرارته، والتي تتبع مباشرة قانون فيينا.

يتم تحديد الطاقة المنبعثة لكل وحدة سطحية للنجم بواسطة قانون ستيفان-بولتزمان. سطح النجم بأكمله هو 4π ر 2 (ر- نصف قطر النجم). لذلك، يتم تحديد لمعان النجم من خلال التعبير

ل= 4π ر 2σ ت.

وبالتالي، إذا عرفنا درجة حرارة النجم ولمعانه، فيمكننا حساب نصف قطره. الأحجام الزاوية للأقراص النجمية أصغر بكثير زاوية الحدلمعظم التلسكوبات الموجودة. فقط باستخدام أكبر التلسكوبات وطرق المراقبة الخاصة، كان من الممكن ليس فقط قياس أقطار العديد من النجوم بشكل مباشر، ولكن أيضًا الحصول على صور لأقراصها.

تتطابق القيم التي تم الحصول عليها لنصف قطر النجم عمومًا مع تلك المحسوبة باستخدام صيغة اللمعان المحددة.

تقع كتل النجوم ضمن حدود ضيقة جدًا. إذا كانت لمعان النجوم تقع في نطاق من ل ≈ 10 -4 ل☉ ل ل ≈ 10 4 ل☉ نصف القطر - في حدود 0.01 ر☉ ما يصل إلى 3 . 10 3 ر☉ فإن كتل النجوم تقع في حدود 0.02 م☉ ما يصل إلى 100 م☉. الجسم ذو الكتلة الأصغر لا يعد نجمًا، ولا يمكن لجسم أكبر أن يوجد. مثل هذا النجم غير مستقر، وعند ظهوره، إما أن يتساقط زيادة الوزنأو سوف ينقسم إلى قسمين أو أكثر.

الجدول 2. خصائص بعض النجوم النموذجية

اسم النجمة		اللمعان، في اللمعان الشمسي	نصف القطر، في نصف قطر الشمس	درجة حرارة،ك	الكثافة بالنسبة لكثافة الماء
التسلسل الرئيسي
ε الأعنة
α سنتوري
70 الحواء
العمالقة
الديبران
عمالقة خارقون
الأقزام البيضاء
40 اريداني				10 000المواد من الموقع
		2,7 . 10 -3

لمعان النجم لمعانالنجوم، شدة الإضاءة للنجم، أي حجم التدفق الضوئي المنبعث من النجم، الموجود في وحدة زاوية صلبة. مصطلح "ضياء النجم" لا يتوافق مع مصطلح "ضياء" القياس الضوئي العام. يمكن أن يشير الإشعاع الشمسي للنجم إما إلى أي منطقة من طيف النجم (الإشعاع الشمسي المرئي للنجم، والإشعاع الشمسي الفوتوغرافي للنجم، وما إلى ذلك) أو إلى إجمالي إشعاعه (الإشعاع الشمسي البوليمتري للنجم). عادة ما يتم التعبير عن لمعان النجم بوحدات اللمعان الشمسي، أي ما يعادل 3·1027 شمعة دولية، أو 3.8·1033 إرج/ثانية. يختلف لمعان النجوم الفردية بشكل كبير عن بعضها البعض: هناك نجوم يصل لمعانها البوليمري إلى نصف مليون في وحدات اللمعان الشمسي (نجوم عملاقة من الفئة الطيفية O)، وكذلك نجوم ذات لمعان بوليمري أقل بمئات الآلاف من المرات من لمعان النجوم الفردية. شمس. ويعتقد أن هناك نجوم ذات لمعان أقل. إلى جانب كتل النجوم وأنصاف أقطارها ودرجات حرارة سطحها، تعد السطوع من أهم خصائص النجوم. يتم أخذ العلاقة بين هذه الخصائص النجمية بعين الاعتبار في الفيزياء الفلكية النظرية. موقع النجم L مرتبط بالمطلق ضخامةممدمن:

م = - 2.5 سجل L + 4.77.

انظر أيضًا الفن. النجومأو ت. معها.

الموسوعة السوفيتية الكبرى. - م: الموسوعة السوفيتية. 1969-1978 .

تعرف على معنى "ضياء النجم" في القواميس الأخرى:

في الفيزياء العامة، اللمعان هو تدفق الطاقة الضوئية إلى داخل الجسم في هذا الاتجاه. في فيزياء الجسيمات التجريبية، السطوع هو أحد معاملات المسرع أو المصادم الذي يميز شدة تصادم الحزم المتصادمة... ويكيبيديا

كمية تقاس بنسبة إجمالي الطاقة المنبعثة من النجم إلى وقت الانبعاث. وحدة S. star في SI هي واط. S. تستخدم الشمس التي تساوي 3.86 1026 واط كوحدة لمعان النجوم الأخرى ... القاموس الفلكي

اللمعان هو مصطلح يستخدم لتسمية بعض الكميات الفيزيائية. المحتويات 1 اللمعان الضوئي 2 لمعان جرم سماوي ... ويكيبيديا

قوة إشعاع النجوم. يتم التعبير عنها عادة بوحدات تساوي لمعان الشمس L؟ = 3.86?1026 واط... القاموس الموسوعي الكبير

متوهجة الساخنة الأجرام السماوية، تشبه الشمس. تختلف النجوم في الحجم ودرجة الحرارة والسطوع. في كثير من النواحي، تعتبر الشمس نجمًا نموذجيًا، على الرغم من أنها تبدو أكثر سطوعًا وأكبر من جميع النجوم الأخرى، نظرًا لأنها تقع بالقرب من... ... موسوعة كولير

اللمعان عند نقطة على سطح ما، نسبة التدفق الضوئي (انظر التدفق الضوئي) المنبعث من عنصر سطحي صغير يحتوي على نقطة معينة إلى مساحة هذا العنصر. إحدى الكميات الخفيفة (انظر الكميات الخفيفة).... ... الموسوعة السوفيتية الكبرى

LUMINOSITY، السطوع المطلق للنجم، وكمية الطاقة المنبعثة من سطحه في الثانية. يتم التعبير عنها بالواط (جول في الثانية) أو وحدات السطوع الشمسي. يقيس اللمعان البوليمري الطاقة الإجمالية لضوء النجم لكل... ... القاموس الموسوعي العلمي والتقني

لمعان النجم، قوة الإشعاع. يتم التعبير عنها عادة بوحدات تساوي لمعان الشمس L¤ = 3.86×1026 واط... القاموس الموسوعي

النجوم أحجام كبيرةو إضاءات عالية . ويصل نصف قطر العملاق إلى 1000 نصف قطر شمسي، كما أن لمعانه يزيد 1000 مرة عن لمعان الشمس. العمالقة لديهم متوسط ​​كثافة منخفض بسبب قذائفهم الممتدة والمتناثرة. للبعض... ... القاموس الفلكي

النجوم، قوة الإشعاع. يتم التعبير عنها عادةً بوحدات اللمعان الشمسي 1.0 = 3.86*1026 واط... علم الطبيعة. القاموس الموسوعي

تخيل أنه في مكان ما في البحر، في ظلام الليل، هناك ضوء يومض بهدوء. ما لم يشرح لك بحار ذو خبرة ما هو، فلن تعرف غالبًا: إما أنه مصباح يدوي على مقدمة قارب عابر، أو كشاف قوي من منارة بعيدة.

في نفس الموقف في ليلة مظلمةنحن ننظر أيضًا إلى النجوم المتلألئة. ويعتمد تألقها الظاهري أيضًا على شدة الإضاءة الحقيقية التي تسمى لمعان، ومن بعدهم عنا. فقط معرفة المسافة إلى النجم تسمح بحساب لمعانه مقارنة بالشمس. على سبيل المثال، سيتم التعبير عن لمعان النجم الذي يكون أقل سطوعًا بعشر مرات في الواقع من الشمس بـ 0.1.

يمكن التعبير عن الشدة الحقيقية لضوء النجم بشكل مختلف عن طريق حساب الحجم الذي سيبدو لنا إذا كان على مسافة قياسية تبلغ 32.6 سنة ضوئية منا، أي على مسافة يمكن للضوء أن يسافر فيها بسرعة 300000 سنة ضوئية. كم / ثانية، قد تجاوزها في هذا الوقت.

لقد أثبت اعتماد مثل هذه المسافة القياسية أنه مناسب لإجراء حسابات مختلفة. سطوع النجم، مثل أي مصدر للضوء، يختلف عكسيا مع مربع المسافة منه. هذا القانون يسمح لنا بحساب المطلق مقاديرأو لمعان النجوم ومعرفة المسافة إليها.

عندما أصبحت المسافات إلى النجوم معروفة، تمكنا من حساب سطوعها، أي أننا تمكنا من ترتيبها ومقارنتها مع بعضها البعض في ظل نفس الظروف. ولا بد من الاعتراف بأن النتائج كانت مذهلة، حيث كان من المفترض في السابق أن جميع النجوم "تشبه شمسنا". تبين أن سطوع النجوم متنوع بشكل مثير للدهشة، ولا يمكن مقارنتهم في خطنا بأي خط من الرواد.

سنقدم فقط أمثلة متطرفة على اللمعان في عالم النجوم.

وكان أضعف نجم معروف منذ فترة طويلة هو نجم أضعف من الشمس بـ 50 ألف مرة، وقيمة لمعانه المطلقة: +16.6. ومع ذلك، تم اكتشاف نجوم خافتة في وقت لاحق، حيث يكون لمعانها أقل بملايين المرات مقارنة بالشمس!

الأبعاد في الفضاء خادعة: الدنيب من الأرض يلمع أكثر سطوعًا من قلب العقرب، لكن المسدس غير مرئي على الإطلاق. ومع ذلك، بالنسبة لمراقب من كوكبنا، يبدو كل من دينب وعنتاريس مجرد نقطتين غير مهمتين مقارنة بالشمس. يمكن الحكم على مدى خطأ هذا من خلال حقيقة بسيطة: ينبعث من البندقية قدر من الضوء في الثانية يعادل ما تنبعث منه الشمس خلال عام!

على الحافة الأخرى من خط النجوم تقف "S" من السمكة الذهبية، يمكن رؤيتها فقط في بلدان نصف الكرة الجنوبي للأرض كعلامة النجمة (أي غير مرئية حتى بدون تلسكوب!). في الواقع هو 400 ألف مرة أكثر إشراقا من الشمسوقيمة اللمعان المطلقة: -8.9.

مطلققيمة لمعان شمسنا هي +5. ليس كثيرا! ومن مسافة 32.6 سنة ضوئية، سنواجه صعوبة في رؤيته بدون منظار.

إذا اعتبرنا أن سطوع الشمعة العادية هو سطوع الشمس، فبالمقارنة بها سيكون حرف "S" من دورادو بمثابة ضوء كشاف قوي، وأضعف نجم أضعف من أكثر اليراعات إثارة للشفقة.

لذا، فإن النجوم هي شموس بعيدة، لكن شدة ضوءها يمكن أن تكون مختلفة تمامًا عن شدة ضوء نجمنا. من الناحية المجازية، فإن تغيير شمسنا إلى أخرى يجب أن يتم بحذر. من ضوء أحدهما سنعمى، وفي ضوء الآخر سنتجول كما لو كنا في الشفق.

حجمها

وبما أن العيون هي الأداة الأولى في القياس، فيجب علينا أن نعرف قواعد بسيطة، والتي تحكم تقديراتنا لسطوع مصادر الضوء. إن تقييمنا للاختلافات في السطوع نسبي وليس مطلقًا. عند مقارنة نجمين خافتين، نرى أنهما مختلفان بشكل ملحوظ عن بعضهما البعض، ولكن بالنسبة لنجمين ساطعين فإن نفس الاختلاف في السطوع لا نلاحظه، لأنه غير مهم مقارنة بـ الرقم الإجماليالضوء المنبعث. بمعنى آخر، تقوم أعيننا بالتقييم نسبي، لكن لا مطلقالفرق في اللمعان.

وكان هيبارخوس أول من قسم النجوم التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة إلى ستة فئات حسب سطوعها. وفي وقت لاحق، تم تحسين هذه القاعدة إلى حد ما دون تغيير النظام نفسه. تم توزيع فئات الحجم بحيث ينتج النجم ذو القدر الأول (متوسط ​​20) ضوءًا أكثر مائة مرة من النجم السادس، والذي يقع في حدود الرؤية لمعظم الناس.

الفرق بمقدار واحد يساوي مربع 2.512. فرق مقدارين يعادل 6.31 (2.512 تربيع)، وفرق ثلاثة مقادير يعادل 15.85 (2.512 للأس الثالث)، وفرق أربعة مقادير يعادل 39.82 (2.512 للأس الرابع)، وفرق خمسة المقادير تقابل 100 (2.512 مربع من الدرجة الخامسة).

يمنحنا النجم ذو القدر السادس ضوءًا أقل بمئة مرة من النجم ذي القدر الأول، والنجم الحادي عشر أقل بعشرة آلاف مرة. إذا أخذنا نجما بقدر 21، فسيكون سطوعه أقل من 100،000،000 مرة.

كما هو واضح بالفعل - قيمة القيادة المطلقة والنسبية،
الأشياء لا تضاهى تماما. بالنسبة لمراقب "نسبي" من كوكبنا، يبدو دينب في كوكبة الدجاجة شيئًا كهذا. لكن في الواقع، فإن مدار الأرض بأكمله بالكاد يكفي لاحتواء محيط هذا النجم بالكامل.

لتصنيف النجوم بشكل صحيح (وجميعها مختلفة عن بعضها البعض)، تحتاج إلى التأكد بعناية من الحفاظ على نسبة سطوع تبلغ 2.512 على طول الفاصل الزمني بأكمله بين مقادير النجوم المجاورة. بعين بسيطةمن المستحيل القيام بمثل هذا العمل، فأنت بحاجة إلى أدوات خاصة، مثل أجهزة قياس الضوءبيكرينغ، باستخدام نجم الشمال أو حتى نجم اصطناعي "متوسط" كمعيار.

وأيضًا، لتسهيل القياسات، من الضروري إضعاف ضوء النجوم الساطعة جدًا؛ يمكن تحقيق ذلك إما باستخدام جهاز استقطاب أو بمساعدة إسفين الضوئية.

إن الأساليب البصرية البحتة، حتى بمساعدة التلسكوبات الكبيرة، لا يمكنها توسيع نطاق حجمنا ليشمل النجوم الخافتة. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي (ويمكن) أن يتم إجراء طرق القياس البصري مباشرة باستخدام التلسكوب فقط. لذلك، في عصرنا، تم بالفعل التخلي عن التصنيف البصري البحت، ويتم استخدام طريقة التحليل الضوئي.

كيف يمكنك مقارنة كمية الضوء التي تستقبلها لوحة فوتوغرافية من نجمين مختلفي السطوع؟ ولجعلها تبدو كما هي، من الضروري تخفيف الضوء الصادر عن النجم الأكثر سطوعًا بمقدار معروف. أسهل طريقة للقيام بذلك هي وضع الفتحة أمام عدسة التلسكوب. وتختلف كمية الضوء الداخلة إلى التلسكوب حسب مساحة العدسة، بحيث يمكن قياس ضعف ضوء أي نجم بدقة.

دعونا نختار نجمًا ما كنجم قياسي ونقوم بتصويره بفتحة التلسكوب الكاملة. ثم سنحدد الفتحة التي يجب استخدامها عند تعريض ضوئي معين للحصول على نفس الصورة عند تصوير نجم أكثر سطوعًا كما في الحالة الأولى. نسبة مساحات الفتحات المنخفضة والممتلئة تعطي نسبة سطوع الجسمين.

تعطي طريقة القياس هذه خطأ قدره 0.1 فقط لأي نجم في النطاق من الحجم الأول إلى الحجم الثامن عشر. تسمى المقادير التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة صور بصرية.

النجوم. اللمعان والطيف والتصنيف.

تتألق بعض النجوم بقوة أكبر والبعض الآخر أضعف. تسمى قوة إشعاع النجم باللمعان. اللمعان هو إجمالي الطاقة المنبعثة من النجم خلال ثانية واحدة. يميز لمعان النجم تدفق الطاقة المنبعثة من النجم في جميع الاتجاهات، وله بعد الطاقة J/s أو W. يتم تحديد اللمعان إذا كان الحجم الظاهري والمسافة إلى النجم معروفة. إذا كان لدى علم الفلك طرق موثوقة تمامًا لتحديد الحجم الظاهري طرق مفيدة، فليس من السهل تحديد المسافة إلى النجوم. الحجم المطلق للشمس في كامل نطاق الإشعاع (الحجم البوليمتري) هو M = 4.72، لمعانها L = 3.86∙10 26 واط. بمعرفة الحجم المطلق، يمكنك العثور على اللمعان: log L/L = 0.4 (M - M).

نجمة	لمعان
سيريوس	22 لتر
كانوب	4700 ل
السماك القطبية	107 لتر
فيجا	50 ل

يتم تحديد لمعان النجوم الأخرى بوحدات نسبية، مقارنة بلمعان الشمس. ومن المعروف أن النجوم تنبعث منها إشعاعات أقل بعشرات الآلاف من المرات من أشعة الشمس. والنجم S Doradus لا يظهر إلا في البلدان نصف الكرة الجنوبيتشبه الأرض نجمًا من الدرجة الثامنة (غير مرئي بالعين المجردة!)، أكثر سطوعًا من الشمس بمليون مرة، وحجمه المطلق M = -10.6. يمكن أن تختلف النجوم في اللمعان بمقدار مليار مرة. من بين النجوم ذات اللمعان العالي جدًا، يتم تمييز العمالقة والعملاقة الفائقة. تبلغ درجة حرارة معظم العمالقة ما بين 3000 إلى 4000 كلفن، ولهذا يطلق عليهم اسم العمالقة الحمراء.

الدبران هو عملاق أحمر في كوكبة الثور.

ألفا أوريونيس - منكب الجوزاء. العمالقة الخارقون، مثل منكب الجوزاء، هم أقوى مصادر الضوء. تسمى النجوم ذات اللمعان المنخفض بالأقزام.

نقطة صغيرة بجانب سيريوس هي قمرها الصناعي، القزم الأبيض سيريوس بي. أطياف النجوم هي جوازات سفرهم مع وصف لجميع السمات النجمية. النجوم مصنوعة من نفس الشيء العناصر الكيميائيةوهي معروفة على الأرض، ولكن من حيث النسبة المئوية يهيمن عليها العناصر الخفيفة: الهيدروجين والهيليوم. من طيف النجم يمكنك معرفة لمعانه، المسافة إلى النجم، درجة حرارته، حجمه، التركيب الكيميائيغلافه الجوي، وسرعة دورانه حول محوره، وملامح الحركة حول مركز الثقل المشترك. يقوم جهاز طيفي مركب على تلسكوب بفصل ضوء النجم حسب الطول الموجي إلى شريط طيفي. ومن خلال الطيف، يمكنك معرفة الطاقة التي تأتي من النجم بأطوال موجية مختلفة وتقدير درجة حرارته بدقة شديدة. ويرتبط لون وطيف النجوم بدرجة حرارتها. في النجوم الباردة التي تبلغ درجة حرارة الغلاف الضوئي فيها 3000 كلفن، يسود الإشعاع الموجود في المنطقة الحمراء من الطيف. يحتوي أطياف هذه النجوم على العديد من خطوط المعادن والجزيئات. في النجوم الزرقاء الحارة مع درجات حرارة أعلى من 10000-15000 كلفن معظمتتأين الذرات. لا تنتج الذرات المتأينة بالكامل خطوطًا طيفية، لذلك هناك خطوط قليلة في أطياف هذه النجوم.

تنقسم النجوم حسب أطيافها إلى فئات طيفية:

الطبقة الطيفية لون درجة الحرارة، ك ميزات الطيف النجوم النموذجية دبليو أزرق 80 000 الإشعاع في خطوط الهيليوم والنيتروجين والأكسجين. γ باروسوف عن أزرق 40 000 خطوط مكثفة من الهيليوم المتأين، لا توجد خطوط من المعادن. مينتاكا في أبيض مزرق 20 000 خطوط الهيليوم المحايدة. خطوط H و K ضعيفة من الكالسيوم المتأين السنبلة أ أبيض 10 000 تصل خطوط الهيدروجين إلى أعلى كثافة لها. خطوط مرئية H و K من الكالسيوم المتأين، خطوط ضعيفة من المعادن سيريوس، فيجا F مصفر 7 000 المعادن المؤينة. تضعف خطوط الهيدروجين بروسيون، كانوب ز أصفر 6 000 معادن محايدة، خطوط مكثفة من الكالسيوم المتأين H و K الشمس، كابيلا ل البرتقالي 4 500 لا توجد خطوط هيدروجين تقريبًا. توجد أشرطة باهتة من أكسيد التيتانيوم. العديد من خطوط المعادن. أركتوروس، الديبران م أحمر 3 000 أشرطة قوية من أكسيد التيتانيوم والمركبات الجزيئية الأخرى أنتاريس، منكب الجوزاء ل احمر غامق 2 000 مجموعات قوية من CrH والروبيديوم والسيزيوم كيلو-1 ت قزم "بني". 1 500 نطاقات امتصاص مكثفة من الماء والميثان والهيدروجين الجزيئي جليس 229 ب

هناك تصنيف أكثر تفصيلاً للنجوم يسمى هارفارد.

أطياف النجوم المختلفة.ومن السمات المميزة للأطياف النجمية أيضًا وجود كمية ضخمةخطوط الامتصاص التابعة للعناصر المختلفة. قدم التحليل الدقيق لهذه الخطوط معلومات قيمة بشكل خاص حول طبيعة الطبقات الخارجية للنجوم.

يتميز التركيب الكيميائي للطبقات الخارجية للنجوم، حيث يأتي إشعاعها إلينا مباشرة، بالغلبة الكاملة للهيدروجين. ويأتي الهيليوم في المرتبة الثانية، وعدد العناصر الأخرى صغير جدًا. ففي مقابل كل عشرة آلاف ذرة هيدروجين تقريبًا، هناك ألف ذرة هيليوم، وحوالي 10 ذرات أكسجين، وقليل من الكربون والنيتروجين، وذرة حديد واحدة فقط. شوائب العناصر الأخرى لا تذكر تماما. وبدون مبالغة يمكننا القول أن النجوم تتكون من الهيدروجين والهيليوم مع خليط صغير من العناصر الأثقل. المؤشر الجيد لدرجة حرارة الطبقات الخارجية للنجم هو لونه. النجوم الساخنة من النوعين الطيفيين O وB لونها أزرق؛ النجوم المشابهة لشمسنا (التي فئتها الطيفية G2) تظهر باللون الأصفر، بينما تظهر النجوم من الفئتين الطيفيتين K وM باللون الأحمر. يوجد في الفيزياء الفلكية نظام ألوان تم تطويره بعناية وموضوعي تمامًا. ويستند إلى مقارنة الأحجام المرصودة التي تم الحصول عليها من خلال مرشحات ضوئية مختلفة وموحدة بشكل صارم. من الناحية الكمية، يتميز لون النجوم بالفرق بين قيمتين يتم الحصول عليه من خلال مرشحين، أحدهما ينقل في الغالب الأشعة الزرقاء ("B")، والآخر له منحنى حساسية طيفية مشابه لـ بالعين البشرية("الخامس") تقنية قياس ألوان النجوم متقدمة جدًا لدرجة أنه يتم قياسها قيمة B-Vمن الممكن تحديد الفئة الطيفية للنجم بدقة الفئة الفرعية. بالنسبة للنجوم الخافتة، فإن تحليل الألوان هو الطريقة الوحيدة لتصنيفها طيفيًا.

يعتمد التصنيف الطيفي لجامعة هارفارد على وجود أو غياب، بالإضافة إلى الكثافة النسبية، لبعض الخطوط الطيفية.

بالإضافة إلى الفئات الطيفية الرئيسية المدرجة في الجدول للنجوم الباردة نسبيًا، هناك أيضًا الفئتان N وR (نطاقات امتصاص جزيئات الكربون C2 والسيانيد CN وأول أكسيد الكربون CO)، والصنف S (نطاقات من أكاسيد التيتانيوم TiO والزركونيوم ZrO). ) ، وكذلك بالنسبة لأبرد النجوم - الفئة L (نطاق CrH والروبيديوم والسيزيوم والبوتاسيوم والصوديوم). بالنسبة للأجسام من النوع دون النجمي - "الأقزام البنية"، متوسطة الكتلة بين النجوم والكواكب، تم مؤخرًا تقديم فئة طيفية خاصة T (نطاقات امتصاص الماء والميثان والهيدروجين الجزيئي). غالبًا ما تسمى الفئات الطيفية O وB وA بالحرارة أو المبكرة، والفئات F وG شمسية، والفئات K وM هي فئات طيفية باردة أو متأخرة. للحصول على تعريف أكثر دقة للأطياف النجمية، يتم تقسيم الفواصل الزمنية بين الفئات المدرجة إلى 10 فئات فرعية. على سبيل المثال، F5 هو طيف وسيط بين F0 وG0. الفئة الطيفية للشمس هي G2.

أدت القدرة على قياس ومقارنة سطوع النجوم المختلفة إلى هذا الاكتشاف منطقة جديدةفي علم الفلك - قياس الألوان. قياس الألوان هو قياس ودراسة لون النجوم.

إن إدراك اللون أمر شخصي بحت، ويعتمد على رد فعل شبكية العين للمراقب. تقتصر حساسية اللون للعين البشرية على المنطقة التالية تقريبًا: من الأشعة البنفسجية (4000 ألف) إلى الأشعة الحمراء (7500 ألف). تبعث النجوم الطاقة في جميع نطاقات الطيف الكهرومغناطيسي، وليس فقط في المنطقة المرئية. يتم تحديد ألوان النجوم من خلال نسبة شدة الإشعاع في منطقتين أو أكثر من الطيف. في البداية، تم اقتراح قياس لون النجوم باستخدام الصور الفوتوغرافية. إذا تم تصوير نجم على لوحتين فوتوغرافيتين، إحداهما حساسة للأشعة الزرقاء الأقصر، والثانية للأشعة الحمراء الأطول، فإن السواد، أي القدر المرئي، سيكون مختلفًا على ألواح التصوير المختلفة. كان الفرق بين مقادير التصوير الفوتوغرافي يسمى مؤشر اللون (CI).

CI = م (1) – م (2). النجوم الحمراء لها مؤشرات ألوان موجبة، بينما النجوم الزرقاء والبيضاء لها مؤشرات ألوان سلبية. ومع تطور تقنية القياس الضوئي وظهور المضاعف الضوئي، تم الاتفاق على استخدام نظام الألوان U، B، V، حيث حل نظام U، B، V محل نظام تحديد الألوان الفوتوغرافي والفوتوغرافي السابق. يقيس نظام الألوان U المقادير النجمية في منطقة الأشعة فوق البنفسجية من الطيف، ونظام الألوان B - في منطقة التصوير الفوتوغرافي العادية، والتي تقابل الأشعة الزرقاء، ونظام الألوان V - في منطقة اللون السائد في إضاءة الإضاءة. كوكبنا، أي. اللون الأصفر.

نظام يو بي في.

فِهرِس الألوان B-Vيسمح لك بمقارنة شدة الإشعاع في الأشعة الزرقاء والصفراء، ومؤشر اللون U-B في نطاق الأشعة فوق البنفسجية والأزرق من الطيف. اتفقنا على افتراض أن مؤشر الألوان B-V لنجم فئة AO يساوي الصفر. يتوافق هذا مع تدفق الكمات بطول موجة يبلغ 5550 ألف. إذا كان مؤشر اللون لنجم التسلسل الرئيسي سالبًا، فهو نجم من الأنواع الطيفية المبكرة مع درجة حرارة سطحية أكبر من 10000 كلفن. إذا كان مؤشر اللون موجبًا ، فهو نجم من الطبقات الطيفية المتأخرة مع درجة حرارة سطحية أقل من 10000 كلفن. وهكذا، في قياس الألوان، يتم إنشاء اتصال بين مؤشر اللون B-V والنوع الطيفي ودرجة حرارة الغلاف الضوئي لنجوم التسلسل الرئيسي. تُلاحظ النجوم، مع استثناءات نادرة، كمصادر نقطية للإشعاع. وهذا يعني أن أبعادها الزاوية صغيرة جدًا. حتى أكبر التلسكوبات لا يمكنها رؤية النجوم كأقراص "حقيقية". لا يمكن حل النجم حتى في أكبر التلسكوب.

طرق تحديد أحجام النجوم:

• من خلال مراقبة خسوف نجم ما، يمكن تحديد الحجم الزاوي، ومعرفة المسافة إلى النجم، يمكن تحديد أبعاده الخطية الحقيقية؛
• يمكن قياس حجم النجم مباشرة باستخدام جهاز خاص - مقياس التداخل البصري؛
• يمكن حساب حجم النجم نظريًا بناءً على تقديرات إجمالي اللمعان ودرجة الحرارة وفقًا لقانون ستيفان-بولتزمان.

يرتبط لمعان النجم بنصف قطر النجم بالصيغة L = T4 4R2. تتيح لك هذه الطريقة العثور على نصف قطر النجم من خلال درجة حرارته ولمعانه، حيث أن المعلمات R وL وT معروفة. الأحجام المقارنة للشمس والعمالقة.

الأحجام المقارنة للشمس والأقزام.

وتختلف أحجام النجوم بشكل كبير: فهناك النجوم الأقزام، والعمالقة، والنجوم العادية، وهي الأغلبية. أظهرت القياسات أن أحجام الأقزام البيضاء تبلغ عدة آلاف من الكيلومترات، كما أن أحجام العمالقة الحمراء تضاهي أحجامها النظام الشمسي. ربما تكون كتلة النجم هي أهم خصائصه. الكتلة تحدد كل شيء مسار الحياةالنجوم. يمكن تقدير كتلة النجوم المدرجة في الأنظمة النجمية الثنائية إذا عرف المحور شبه الرئيسي للمدار a والفترة المدارية T. وفي هذه الحالة يتم تحديد الكتل من قانون كبلر الثالث، والذي يمكن كتابته فيما يلي الشكل: هنا M1 وM2 هما كتلتا مكونات النظام، G – ثابت الجاذبية. المعادلة تعطي مجموع كتل مكونات النظام. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت نسبة السرعات المدارية معروفة، فيمكن تحديد كتلتها بشكل منفصل. لسوء الحظ، فقط لعدد صغير نسبيًا من الأنظمة الثنائية يمكن تحديد كتلة كل نجم بهذه الطريقة.

جميع الطرق الأخرى لتقدير الكتلة غير مباشرة. في جوهره، لم يكن لدى علم الفلك، وليس لديه حاليًا، طريقة لتحديد كتلة النجم المعزول بشكل مباشر ومستقل. وهذا عيب خطير في علمنا عن الكون. لو وجدت مثل هذه الطريقة، لكان تقدم معرفتنا أسرع بكثير. بالنسبة لنجوم التسلسل الرئيسي، فقد ثبت أنه كلما زادت الكتلة، زاد لمعان النجم. هذا الاعتماد غير خطي: ​​على سبيل المثال، مع مضاعفة الكتلة، يزداد اللمعان بأكثر من 10 مرات. أصغر النجوم هي أكبر بكثير من أي كوكب في النظام الشمسي. تتراوح كتل النجوم من 0.1 كتلة شمسية إلى عدة عشرات من الكتل الشمسية. وبالتالي، فإن كتل النجوم تختلف ببضع مئات المرات فقط.

تكشف مقارنات الكتل واللمعان لمعظم النجوم عن العلاقة التالية: اللمعان يتناسب تقريبًا مع القوة الرابعة للكتلة.

كثافة الغاز في مركز الشمس تبلغ مائة مرة كثافة الماء. نجم يزن ضعف وزن الشمس ويشع بقوة أكبر بنحو 16 مرة. تحت تأثير درجة حرارة عالية(ملايين كلفن) تتأين ذرات النواة بالكامل، وتقل المسافات بينها. كثافة الغاز في مركز الشمس تبلغ مائة مرة كثافة الماء. كما تزداد درجة حرارة النجم كلما اقترب من المركز. تتميز أيضًا النجوم من الأنواع الطيفية المبكرة O، B، A سرعات عاليةدوران.

سرعات الدوران الاستوائي للنجوم: الطيف v، كم/ثانية O5 400 A0 320 A5 250 F0 180

تم العثور على أعلى السرعات المرصودة في النجوم التي لها خطوط انبعاث في طيفها، وبالطبع في النجوم النيوترونية. تدور شمسنا بسرعة استوائية تبلغ 2 كم/ث. تختلف النجوم بشكل كبير في الحجم واللمعان ودرجة الحرارة.

نظرًا لمساحة سطحها الهائلة، تبعث العمالقة طاقة أكبر بما لا يمكن قياسه من النجوم العادية مثل الشمس، على الرغم من أن درجات حرارة سطحها أقل بكثير. نصف قطر العملاق الأحمر منكب الجوزاء (أوريون) أكبر بعدة مرات من نصف قطر الشمس. وفي المقابل، فإن حجم النجم الأحمر الطبيعي لا يزيد عادة عن عُشر حجم الشمس. وعلى النقيض من العمالقة، يطلق عليهم الأقزام. على سبيل المثال، هناك نجمان لهما نفس النوع الطيفي M2، منكب الجوزاء ولالاند 21185، يختلفان في اللمعان بعامل قدره 600000. منكب الجوزاء أكثر سطوعًا من الشمس بـ 3000 مرة، في حين أن Lalande 21185 أقل بـ 200 مرة. النجوم عمالقة وأقزام مراحل مختلفةتطوره، والعملاق، بعد أن وصل إلى "الشيخوخة"، يمكن أن يتحول إلى قزم أبيض. جنبا إلى جنب مع العمالقة الحمراء والعملاقة الفائقة، هناك عمالقة بيضاء وزرقاء عملاقة: Regulus (α Leo)، Rigel (β Orion).

مصدر المعلومات: "Open Astronomy 2.5"، LLC "PHYSICON"