Masing-masing bintang ini memiliki magnitudo tertentu yang memungkinkan Anda untuk melihatnya.
Magnitudo adalah kuantitas tak berdimensi numerik yang mencirikan kecerahan bintang atau benda kosmik lainnya dalam kaitannya dengan area yang tampak. Dengan kata lain, nilai ini mencerminkan jumlah gelombang elektromagnetik yang dicatat oleh tubuh oleh pengamat. Oleh karena itu, nilai ini tergantung pada karakteristik objek yang diamati dan jarak dari pengamat ke objek tersebut. Istilah ini hanya mencakup spektrum radiasi elektromagnetik yang terlihat, inframerah dan ultraviolet.
Sehubungan dengan sumber cahaya titik, istilah "kecemerlangan" juga digunakan, dan untuk yang diperpanjang - "kecerahan".
Seorang sarjana Yunani kuno yang tinggal di Turki pada abad ke-2 SM. e., dianggap sebagai salah satu astronom kuno yang paling berpengaruh. Dia menyusun volumetrik, yang pertama di Eropa, menggambarkan lokasi lebih dari seribu benda langit. Hipparchus juga memperkenalkan karakteristik seperti besaran. Mengamati bintang-bintang dengan mata telanjang, astronom memutuskan untuk membaginya berdasarkan kecerahan menjadi enam magnitudo, di mana magnitudo pertama adalah objek paling terang, dan magnitudo keenam adalah yang paling redup.
Pada abad ke-19, astronom Inggris Norman Pogson meningkatkan skala untuk mengukur magnitudo bintang. Dia memperluas jangkauan nilainya dan memperkenalkan ketergantungan logaritmik. Artinya, dengan peningkatan besaran satu, kecerahan objek berkurang dengan faktor 2,512. Maka bintang dengan magnitudo pertama (1 m) seratus kali lebih terang daripada bintang dengan magnitudo ke-6 (6 m).
Standar besaran
Standar benda angkasa dengan magnitudo nol pada awalnya dianggap sebagai kecemerlangan titik paling terang. Agak kemudian, definisi yang lebih akurat tentang objek dengan magnitudo nol disajikan - iluminasinya harus 2,54 10 6 lux, dan fluks bercahaya dalam rentang yang terlihat adalah 10 6 kuanta / (cm² s).
Besarnya tampak
Karakteristik yang dijelaskan di atas, yang diidentifikasi oleh Hipparchus dari Nicea, kemudian dikenal sebagai "terlihat" atau "visual". Ini berarti bahwa ia dapat diamati baik dengan bantuan mata manusia dalam jangkauan yang terlihat, dan menggunakan berbagai instrumen seperti teleskop, termasuk jangkauan ultraviolet dan inframerah. Besarnya rasi bintang adalah 2 m. Namun, kita tahu bahwa Vega dengan magnitudo nol (0 m) bukanlah bintang paling terang di langit (kecerahan kelima, yang ketiga untuk pengamat dari wilayah CIS). Oleh karena itu, bintang yang lebih terang dapat memiliki magnitudo negatif, misalnya (-1,5 m). Hari ini juga diketahui bahwa di antara benda-benda langit tidak hanya ada bintang, tetapi juga benda-benda yang memantulkan cahaya bintang - planet, komet, atau asteroid. Besarnya total adalah 12,7 m.
Magnitudo mutlak dan luminositas
Untuk dapat membandingkan kecerahan sebenarnya dari benda-benda kosmik, karakteristik seperti magnitudo mutlak dikembangkan. Menurutnya, nilai magnitudo bintang semu objek dihitung jika objek ini berada 10 (32,62) dari Bumi. Dalam hal ini, tidak ada ketergantungan pada jarak ke pengamat ketika membandingkan bintang yang berbeda.
Magnitudo mutlak untuk benda luar angkasa menggunakan jarak yang berbeda dari benda ke pengamat. Yakni, 1 unit astronomi, sedangkan secara teori, pengamat harus berada di pusat Matahari.
Kuantitas yang lebih modern dan berguna dalam astronomi telah menjadi "luminositas". Karakteristik ini menentukan total yang dipancarkan benda kosmik selama periode waktu tertentu. Untuk perhitungannya, magnitudo bintang mutlak digunakan.
Ketergantungan spektral
Seperti disebutkan sebelumnya, besarnya dapat diukur untuk berbagai jenis radiasi elektromagnetik, dan karena itu memiliki nilai yang berbeda untuk setiap rentang spektrum. Untuk mendapatkan gambar objek luar angkasa apa pun, para astronom dapat menggunakan, yang lebih sensitif terhadap bagian frekuensi tinggi dari cahaya tampak, dan bintang-bintang berubah menjadi biru dalam gambar. Magnitudo bintang seperti itu disebut "fotografi", m Pv . Untuk mendapatkan nilai yang mendekati visual ("fotovisual", m P), pelat fotografi ditutupi dengan emulsi ortokromatik khusus dan filter cahaya kuning digunakan.
Para ilmuwan telah menyusun apa yang disebut sistem rentang fotometrik, berkat itu dimungkinkan untuk menentukan karakteristik utama benda kosmik, seperti: suhu permukaan, tingkat pantulan cahaya (albedo, bukan untuk bintang), tingkat penyerapan cahaya, dan lain-lain. Untuk melakukan ini, termasyhur difoto dalam spektrum radiasi elektromagnetik yang berbeda dan perbandingan hasilnya selanjutnya. Filter berikut paling populer untuk fotografi: ultraviolet, biru (magnitudo fotografis) dan kuning (dekat dengan rentang fotovisual).
Sebuah foto dengan energi yang ditangkap dari semua rentang gelombang elektromagnetik menentukan apa yang disebut magnitudo bolometrik (m b). Dengan bantuannya, mengetahui jarak dan tingkat kepunahan antarbintang, para astronom menghitung luminositas benda kosmik.
Magnitudo bintang dari beberapa objek
- Matahari = -26,7 m
- Bulan Purnama = -12,7 m
- Flash Iridium = -9,5 m. Iridium adalah sistem 66 satelit yang mengorbit Bumi dan berfungsi untuk mengirimkan suara dan data lainnya. Secara berkala, permukaan masing-masing dari tiga kendaraan utama memantulkan sinar matahari ke arah Bumi, menciptakan kilatan halus paling terang di langit hingga 10 detik.
(dilambangkan dengan m - dari bahasa Inggris. besarnya) - kuantitas tak berdimensi yang mencirikan kecerahan benda langit (jumlah cahaya yang datang darinya) dari sudut pandang pengamat duniawi. Semakin terang suatu objek, semakin kecil magnitudo tampak.
Kata "jelas" dalam namanya hanya berarti bahwa besarnya diamati dari Bumi, dan digunakan untuk membedakannya dari besarnya mutlak. Nama ini tidak hanya mengacu pada cahaya tampak. Kuantitas yang ditangkap oleh mata manusia (atau penerima lain dengan sensitivitas spektral yang sama) disebut visual.
Besarnya dilambangkan dengan huruf kecil m sebagai superskrip untuk nilai numerik. Misalnya, 2 m berarti besaran kedua.
Cerita
Konsep magnitudo diperkenalkan oleh astronom Yunani kuno Hipparchus pada abad ke-2 SM. Dia mendistribusikan semua bintang yang dapat diakses dengan mata telanjang menjadi enam magnitudo: dia menyebut bintang terang dengan magnitudo pertama, naytmyanish - keenam. Untuk magnitudo menengah, diyakini bahwa, katakanlah, bintang dengan magnitudo ketiga, sama redupnya dengan bintang magnitudo kedua, karena mereka lebih terang daripada bintang magnitudo keempat. Metode pengukuran kecemerlangan ini mendapatkan popularitas berkat Almagest, katalog bintang Claudius Ptolemy.
Skala klasifikasi seperti itu digunakan hampir tidak berubah sampai pertengahan abad ke-19. Orang pertama yang memperlakukan magnitudo bintang sebagai karakteristik kuantitatif daripada kualitatif adalah Friedrich Argelander. Dialah yang mulai dengan percaya diri menerapkan pecahan desimal dari besaran bintang.
1856 Norman Pogson meresmikan skala magnitudo, menetapkan bahwa bintang magnitudo pertama tepat 100 kali lebih terang daripada bintang magnitudo keenam. Karena, sesuai dengan hukum Weber-Fechner, perubahan iluminasi jumlah yang sama berkali-kali dirasakan oleh mata sebagai perubahan dengan jumlah yang sama maka perbedaan satu magnitudo sama dengan perubahan intensitas cahaya dengan faktor 2.512. Ini adalah bilangan irasional yang disebut nomor pogson.
Jadi, skala besaran bintang adalah logaritmik: perbedaan besaran bintang dari dua benda ditentukan oleh persamaan:
, , adalah magnitudo bintang benda, , adalah iluminasi yang diciptakan oleh mereka.Rumus ini memungkinkan untuk menentukan hanya perbedaan besaran bintang, tetapi bukan besaran itu sendiri. Untuk membangun skala absolut dengan bantuannya, perlu untuk menetapkan titik nol — penerangan, yang sesuai dengan besarnya nol (0 m). Pada awalnya, Pogson menggunakan Bintang Utara sebagai standar, dengan asumsi bahwa ia memiliki magnitudo kedua. Setelah menjadi jelas bahwa Polaris adalah bintang variabel, skala mulai dikaitkan dengan Vega (yang diberi nilai nol), dan kemudian (ketika Vega juga dicurigai variabilitas), titik nol skala didefinisikan ulang dengan bantuan beberapa bintang lainnya. Namun, untuk pengamatan visual, Vega dapat berfungsi sebagai standar magnitudo nol lebih jauh, karena magnitudonya dalam cahaya tampak adalah 0,03 m, yang tidak berbeda dari nol oleh mata.
Skala magnitudo modern tidak terbatas pada enam magnitudo atau hanya cahaya tampak. Besarnya benda yang sangat terang adalah negatif. Misalnya, Sirius, bintang paling terang di langit malam, memiliki magnitudo semu -1,47m. Teknologi modern juga memungkinkan untuk mengukur kecerahan Bulan dan Matahari: Bulan purnama memiliki magnitudo semu -12,6 m, dan Matahari -26,8 m. Teleskop Orbital Hubble dapat mengamati bintang hingga 31,5 m dalam rentang yang terlihat.
Ketergantungan spektral
Magnitudo bintang tergantung pada rentang spektral di mana pengamatan dilakukan, karena fluks cahaya dari objek apa pun dalam rentang yang berbeda berbeda.
- Besaran bolometrik menunjukkan daya radiasi total objek, yaitu, fluks total di semua rentang spektral. Bolometer diukur.
Sistem fotometrik yang paling umum, sistem UBV, memiliki 3 pita (rentang spektral di mana pengukuran dilakukan). Dengan demikian, ada:
- magnitudo ultraviolet (U)- ditentukan dalam kisaran ultraviolet;
- Besaran "Biru" (B) — ditentukan dalam kisaran biru;
- besaran visual (V)- ditentukan dalam rentang yang terlihat; kurva respons spektral dipilih agar lebih sesuai dengan penglihatan manusia. Mata paling sensitif terhadap cahaya kuning-hijau dengan panjang gelombang sekitar 555 nm.
Selisih (U-B atau B-V) antara besaran benda yang sama pada pita yang berbeda menunjukkan warnanya dan disebut indeks warna. Semakin tinggi indeks warna, semakin merah objek tersebut.
Ada sistem fotometrik lain, yang masing-masing memiliki pita yang berbeda dan, karenanya, jumlah yang berbeda dapat diukur. Misalnya, dalam sistem fotografi lama, jumlah berikut digunakan:
- besaran fotovisual (m pv)- ukuran menghitamkan gambar suatu objek pada pelat fotografi dengan filter cahaya oranye;
- besarnya fotografi (m hal)- diukur pada pelat fotografi konvensional, yang peka terhadap rentang spektrum biru dan ultraviolet.
Magnitudo bintang yang tampak dari beberapa objek
| Sebuah Objek | m |
|---|---|
| Matahari | -26,73 |
| Bulan purnama | -12,92 |
| Iridium flare (maksimum) | -9,50 |
| Venus (maksimum) | -4,89 |
| Venus (minimal) | -3,50 |
| Yupiter (maksimum) | -2,94 |
| Mars (maksimum) | -2,91 |
| Merkuri (maksimum) | -2,45 |
| Yupiter (minimal) | -1,61 |
| Sirius (bintang paling terang di langit) | -1,47 |
| Canopus (bintang paling terang ke-2 di langit) | -0,72 |
| Saturnus (maksimum) | -0,49 |
| Kecerahan kumulatif Alpha Centauri A, B | -0,27 |
| Arcturus (bintang paling terang ke-3 di langit) | 0,05 |
| Alpha Centauri A (bintang paling terang ke-4 di langit) | -0,01 |
| Vega (bintang paling terang ke-5 di langit) | 0,03 |
| Saturnus (minimal) | 1,47 |
| Mars (minimal) | 1,84 |
| SN 1987A - supernova 1987 di Awan Magellan Besar | 3,03 |
| Nebula Andromeda | 3,44 |
| Bintang samar yang terlihat di area metropolitan | 3 … + 4 |
| Ganymede adalah bulan Jupiter, bulan terbesar di tata surya (maksimum) | 4,38 |
| 4 Vesta (asteroid terang), maksimal | 5,14 |
| Uranus (maksimum) | 5,32 |
| Galaksi Triangulum (M33), terlihat dengan mata telanjang di langit yang cerah | 5,72 |
| Merkuri (minimal) | 5,75 |
| Uranus (minimal) | 5,95 |
| Bintang Naymanishi terlihat dengan mata telanjang di pedesaan | 6,50 |
| Ceres (maksimum) | 6,73 |
| NGC 3031 (M81), terlihat dengan mata telanjang di bawah langit yang sempurna | 6,90 |
| Bintang-bintang mimpi buruk terlihat dengan mata telanjang di langit yang sempurna (Observatorium Mauna Kea, Gurun Atacama) | 7,72 |
| Neptunus (maksimum) | 7,78 |
| Neptunus (minimal) | 8,01 |
| Titan adalah bulan Saturnus, bulan terbesar ke-2 di tata surya (maksimum) | 8,10 |
| Proxima Centauri | 11,10 |
| quasar paling terang | 12,60 |
| Pluto (maksimum) | 13,65 |
| Makemake di oposisi | 16,80 |
| Haumea di oposisi | 17,27 |
| Eris di oposisi | 18,70 |
| Bintang samar terlihat dalam gambar CCD 24" dengan eksposur 30 menit | 22 |
| Objek terkecil yang tersedia di teleskop berbasis darat 8 meter | 27 |
| Objek terkecil yang tersedia di Teleskop Luar Angkasa Hubble | 31,5 |
| Objek terkecil yang akan tersedia di teleskop berbasis darat 42 meter | 36 |
| Objek terkecil yang akan tersedia di teleskop yang mengorbit OWL (peluncuran dijadwalkan pada tahun 2020) | 38 |
Mari kita lanjutkan perjalanan aljabar kita ke benda-benda langit. Dalam skala yang digunakan untuk menilai kecerahan bintang, selain bintang tetap, tokoh-tokoh lain - planet, Matahari, Bulan - dapat menemukan tempat untuk diri mereka sendiri. Kami akan berbicara secara terpisah tentang kecerahan planet; di sini kami menunjukkan magnitudo bintang Matahari dan Bulan. Besarnya Matahari dinyatakan sebagai bilangan dikurangi 26.8, dan bulan purnama - dikurangi 12.6. Mengapa kedua angka itu negatif, pembaca harus berpikir, dapat dimengerti setelah semua yang telah dikatakan sebelumnya. Tapi, mungkin, dia akan bingung dengan perbedaan yang tidak cukup besar antara magnitudo Matahari dan Bulan: yang pertama "hanya dua kali lebih besar dari yang kedua."
Namun, jangan lupa bahwa penunjukan magnitudo pada dasarnya adalah logaritma tertentu (berdasarkan 2.5). Dan sama seperti tidak mungkin, ketika membandingkan angka, untuk membagi logaritma mereka satu dengan yang lain, jadi tidak masuk akal, ketika membandingkan besaran bintang, untuk membagi satu angka dengan angka lainnya. Berapa hasil perbandingan yang benar, tunjukkan perhitungan berikut.
Jika magnitudo Matahari dikurangi 26,8", ini berarti Matahari lebih terang dari bintang dengan magnitudo pertama
2,5 27,8 kali.
Bulan lebih terang dari bintang dengan magnitudo pertama
2,5 13,6 kali.
Artinya kecerahan matahari lebih besar daripada kecerahan bulan purnama di
Menghitung nilai ini (menggunakan tabel logaritma), kita mendapatkan 447.000. Oleh karena itu, di sini adalah rasio yang benar dari kecerahan Matahari dan Bulan: bintang siang hari dalam cuaca cerah menerangi Bumi 447.000 kali lebih kuat daripada Bulan purnama pada malam tak berawan.
Mengingat bahwa nomor kehangatan , dialokasikan oleh Bulan, sebanding dengan jumlah cahaya yang dihamburkan olehnya - dan ini mungkin mendekati kebenaran - harus diakui bahwa Bulan mengirimkan panas kepada kita 447.000 kali lebih sedikit daripada Matahari. Diketahui bahwa setiap sentimeter persegi pada batas atmosfer bumi menerima dari Matahari sekitar 2 kalori kecil panas per menit. Ini berarti bahwa Bulan mengirim ke 1 cm 2 Bumi setiap menit tidak lebih dari 225.000 bagian dari kalori kecil (yaitu, dapat memanaskan 1 g air dalam 1 menit sebesar 225.000 bagian derajat). Ini menunjukkan betapa tidak berdasarnya semua upaya untuk mengaitkan pengaruh apa pun dengan cahaya bulan pada cuaca bumi.
Kepercayaan umum bahwa awan sering mencair di bawah pengaruh sinar bulan purnama adalah kesalahpahaman yang kotor, dijelaskan oleh fakta bahwa hilangnya awan di malam hari (karena alasan lain) menjadi menyolok hanya di bawah sinar bulan.
Sekarang mari kita tinggalkan Bulan dan hitung berapa kali Matahari lebih terang dari bintang paling cemerlang di seluruh langit - Sirius. Berdebat dengan cara yang sama seperti sebelumnya, kami memperoleh rasio kecerahannya:
yaitu, Matahari 10 miliar kali lebih terang dari Sirius.
Perhitungan berikut juga sangat menarik: berapa kali iluminasi yang diberikan oleh bulan purnama lebih terang daripada iluminasi total seluruh langit berbintang, yaitu, semua bintang yang terlihat dengan mata telanjang di satu belahan angkasa? Kami telah menghitung bahwa bintang-bintang dari magnitudo pertama hingga keenam inklusif bersinar bersama-sama seperti seratus bintang dengan magnitudo pertama. Oleh karena itu, masalahnya direduksi menjadi menghitung berapa kali bulan lebih terang dari seratus bintang dengan magnitudo pertama.
Rasio ini sama
Jadi, pada malam tanpa bulan yang cerah, kami menerima dari langit berbintang hanya 2700 cahaya yang dikirim bulan purnama, dan 2700 x 447.000, yaitu, 1.200 juta kali lebih sedikit daripada yang diberikan matahari pada hari yang tidak berawan.
besarnya
Karakterisasi kuantitas fisik tak berdimensi , dibuat oleh benda langit di dekat pengamat. Secara subyektif, maknanya dipersepsikan sebagai (y) atau (y). Dalam hal ini, kecerahan satu sumber ditunjukkan dengan membandingkannya dengan kecerahan sumber lain, yang diambil sebagai standar. Standar seperti itu biasanya bintang non-variabel yang dipilih secara khusus. Magnitudo pertama kali diperkenalkan sebagai indikator kecerahan nyata bintang optik, tetapi kemudian diperluas ke rentang radiasi lainnya. Skala besarnya adalah logaritmik, seperti skala desibel. Dalam skala magnitudo, perbedaan 5 unit sesuai dengan perbedaan 100 kali lipat dalam fluks cahaya dari sumber terukur dan referensi. Jadi, perbedaan 1 magnitudo sesuai dengan rasio fluks cahaya 100 1/5 = 2.512 kali. Tentukan besar huruf latin "m"(dari bahasa Latin magnitudo, nilai) sebagai superskrip yang dicetak miring di sebelah kanan nomor. Arah skala besarnya dibalik, mis. semakin besar nilainya, semakin lemah kecemerlangan objek. Misalnya, bintang dengan magnitudo ke-2 (2 m) adalah 2,512 kali lebih terang dari bintang magnitudo ke-3 (3 m) dan 2,512 x 2,512 = 6,310 kali lebih terang dari bintang magnitudo ke-4 (4 m).Besarnya tampak (m; sering disebut hanya sebagai "besar") menunjukkan fluks radiasi di dekat pengamat, yaitu kecerahan yang diamati dari sumber langit, yang tidak hanya bergantung pada kekuatan radiasi aktual objek, tetapi juga pada jaraknya. Skala magnitudo semu berasal dari katalog bintang Hipparchus (sampai 161 ca. 126 SM), di mana semua bintang yang terlihat oleh mata pertama kali dibagi menjadi 6 kelas menurut kecerahan. Bintang-bintang Bucket of the Great Bear memiliki kilau sekitar 2 m, Vega memiliki sekitar 0 m. Untuk tokoh-tokoh yang sangat terang, nilai magnitudonya negatif: untuk Sirius, sekitar -1,5 m(yaitu fluks cahaya darinya 4 kali lebih besar daripada dari Vega), dan kecerahan Venus pada beberapa saat hampir mencapai -5 m(yaitu fluks cahaya hampir 100 kali lebih besar daripada dari Vega). Kami menekankan bahwa magnitudo bintang yang tampak dapat diukur baik dengan mata telanjang maupun dengan bantuan teleskop; baik dalam rentang spektrum visual, dan lainnya (fotografi, UV, IR). Dalam hal ini, "apparent" (bahasa Inggris semu) berarti "diamati", "tampak" dan tidak secara khusus berhubungan dengan mata manusia (lihat :).
Besaran mutlak(M) menunjukkan berapa magnitudo bintang semu yang akan dimiliki oleh termasyhur jika jaraknya adalah 10 dan tidak akan ada . Dengan demikian, magnitudo bintang absolut, berbeda dengan yang terlihat, memungkinkan seseorang untuk membandingkan luminositas objek langit yang sebenarnya (dalam rentang spektrum tertentu).
Adapun rentang spektral, ada banyak sistem besaran yang berbeda dalam pilihan rentang pengukuran tertentu. Ketika diamati dengan mata (dengan mata telanjang atau melalui teleskop), itu diukur besaran visual(m v). Dari gambar bintang pada pelat fotografi konvensional, diperoleh tanpa filter cahaya tambahan, besarnya fotografi(mP). Karena emulsi fotografi sensitif terhadap cahaya biru dan tidak sensitif terhadap cahaya merah, bintang biru tampak lebih terang (daripada yang terlihat oleh mata) pada pelat fotografi. Namun, dengan bantuan pelat fotografi, menggunakan ortokromatik dan kuning, diperoleh apa yang disebut skala besaran fotovisual(m P v), yang hampir bertepatan dengan visual. Dengan membandingkan kecerahan sumber yang diukur dalam rentang spektrum yang berbeda, seseorang dapat mengetahui warnanya, memperkirakan suhu permukaan (jika itu adalah bintang) atau (jika itu adalah planet), menentukan tingkat penyerapan cahaya antarbintang. , dan karakteristik penting lainnya. Oleh karena itu, yang standar telah dikembangkan, terutama ditentukan oleh pemilihan filter cahaya. Tiga warna paling populer: ultraviolet (Ultraviolet), biru (Biru) dan kuning (Visual). Pada saat yang sama, rentang kuning sangat dekat dengan rentang fotovisual (B m P v), dan biru untuk fotografi (B m P).
