Почему некоторые звёзды на небе яркие, а другие — тусклые?

В данной статье рассматривается вопрос о том, почему некоторые звёзды на небе ярче, а другие — тусклее. В ней объясняется, что яркость звёзд определяется их светимостью (прямо пропорциональна площади поверхности звезды и квадрату её температуры; звёзды с меньшей светимостью называются карликами, а с большей — гигантами и сверхгигантами) и расстоянием до наблюдателя (яркость обратно пропорциональна квадрату расстояния). Также в статье представлены понятия видимой звёздной величины и абсолютной звёздной величины, и указано, что только абсолютная звёздная величина отражает реальную способность звезды излучать свет.

Почему некоторые звёзды на небе яркие, а другие — тусклые?

Звёздное небо полно звёзд, и их яркость сильно варьируется. Некоторые звёзды сияют ярко, а другие едва заметны. От чего зависит яркость звёзд? Яркость звезды, которую мы видим невооружённым глазом, называется фотометрической величиной. Она зависит от энергии, излучаемой звездой, и её расстояния от нас. Общая энергия, излучаемая звездой за единицу времени, называется светимостью. Она пропорциональна площади поверхности звезды и квадрату её температуры. Яркость разных звёзд сильно отличается. Самая яркая известная звезда в миллион раз ярче Солнца, а самая слабая — в миллион раз слабее. В астрономии звёзды с низкой светимостью называют карликами, а с высокой — гигантами или сверхгигантами.

Яркость звезды зависит не только от количества излучаемой ею энергии, но и обратно пропорциональна квадрату расстояния до наблюдателя. Например, звезда Альфа Лебедя (в древнем Китае называемая Тяньцзин Си), находящаяся на расстоянии 1740 световых лет, является синим гигантом со светимостью в 85 000 раз больше Солнца, а ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра, находящаяся на расстоянии 4,22 световых года, является красным карликом со светимостью меньше одной двухсотой Солнца. Соотношение их светимостей составляет примерно два миллиарда к одному! Однако расстояние до них отличается почти в 400 раз, поэтому с Земли они кажутся примерно одинаково яркими, с разницей всего в 10 000 раз.

Чтобы сравнивать реальную светимость звёзд, астрономы используют абсолютную величину. Это означает, что разные звёзды сравниваются на одном и том же расстоянии. Как в беге на спринтерской дистанции, звёзды должны находиться на одной стартовой линии. Эта "стартовая линия" для звёзд определяется на расстоянии 10 парсек (32,6 световых года) от наблюдателя. Яркость, наблюдаемая на этом расстоянии, выражается в абсолютной величине. А яркость звёзд, которую мы видим с Земли, называется видимой величиной. Как говорится в пословице "нельзя судить о человеке по внешности", так и в мире звёзд нельзя судить о звездах по их внешнему виду. Звезда, которая кажется яркой (имеет малую видимую величину), не обязательно излучает много света. Только если абсолютная величина звезды мала, её свет будет действительно сильным.