Sky & Teleskop
Die meisten Arten zählen und Messen die Dinge funktionieren, logisch. Wenn das, was Sie messen, zunimmt, wird die Zahl größer. Wenn Sie an Gewicht zunehmen, sagt Ihnen die Waage schließlich nicht eine geringere Anzahl von Pfund oder Kilogramm. Aber in der Astronomie sind die Dinge nicht so vernünftig — zumindest nicht, wenn es um die Helligkeit der Sterne geht., Geben Sie das Stellar Magnitude System ein.
Alte Ursprünge des Sterngrößensystems
Sterngrößen zählen rückwärts, das Ergebnis eines alten Zufalls, der zu dieser Zeit eine gute Idee zu sein schien. Die Geschichte beginnt um 129 v. Chr., als der griechische Astronom Hipparchus den ersten bekannten Sternkatalog produzierte. Hipparchus ordnete seine Sterne auf einfache Weise ein. Er nannte die hellsten“ der ersten Größenordnung „und bedeutete einfach „die größten“.“Sterne nicht so hell nannte er“ der zweiten Größenordnung “ oder zweitgrößte. Die schwächsten Sterne, die er sehen konnte, nannte er “ der sechsten Größe.,“Um 140 n. Chr. kopierte Claudius Ptolemäus dieses System in seine eigene Sternenliste. Manchmal fügte Ptolemäus die Wörter „größer“ oder „kleiner“ hinzu, um zwischen Sternen innerhalb einer Größenklasse zu unterscheiden. Ptolemäus ‚ Werke blieben die grundlegenden Astronomie-Texte für die nächsten 1.400 Jahre, so dass jeder das System der ersten bis sechsten Größe benutzte. Es hat gut funktioniert.
Galileo erzwang die erste Änderung. Als Galileo seine neu hergestellten Teleskope in den Himmel drehte, entdeckte er, dass Sterne existierten, die schwächer waren als Ptolemäus sechste Größe., „In der Tat werden Sie mit dem Glas unter Sternen der sechsten Größe eine solche Menge anderer erkennen, die dem natürlichen Anblick entgehen, dass es kaum glaubwürdig ist“, jubelte er in seinem 1610-Trakt Sidereus Nuncius. „Die größte davon . . . wir können ab der siebten Größenordnung bezeichnen.“So trat ein neuer Begriff in die astronomische Sprache ein und das Sternensystem wurde offen. Es könnte kein Zurück mehr geben.
Als die Teleskope immer größer und besser wurden, fügten die Astronomen immer mehr Größen an den unteren Rand der Skala., Heute zeigt ein Paar 50-Millimeter-Ferngläser Sterne von etwa der 9.Größenordnung, ein 6-Zoll-Amateurteleskop erreicht die 13. Größenordnung und das Hubble-Weltraumteleskop hat Objekte so schwach wie die 31.Jahrhunderts erkannten Astronomen, dass es dringend notwendig war, die gesamte Skala des Sterngrößensystems genauer zu definieren als durch Augapfelurteil. Sie hatten bereits festgestellt, dass ein Stern der 1.Größe mit etwa dem 100-fachen Licht eines Sterns der 6. Größe leuchtet. Dementsprechend 1856 der Oxford Astronom Norman R., Pogson schlug vor, eine Differenz von fünf Größen genau als Helligkeitsverhältnis von 100 zu 1 zu definieren. Diese bequeme Regel wurde schnell angenommen. Eine Größe entspricht somit einer Helligkeitsdifferenz von genau der fünften Wurzel von 100 oder sehr nahe bei 2,512 — ein Wert, der als Pogson-Verhältnis bekannt ist.
Das resultierende Sternensystem ist logarithmisch, in Übereinstimmung mit dem Glauben der 1850er Jahre, dass alle menschlichen Sinne logarithmisch auf Reize reagieren. Die Dezibelskala für die Bewertung der Lautstärke wurde ebenfalls logarithmisch erstellt.,
Achtundfünfzig Größen scheinbarer Helligkeit umfassen die Dinge, die Astronomen untersuchen, von der grellen Sonne bis zu den schwächsten Objekten, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop entdeckt wurden. Dieser Bereich entspricht einem Helligkeitsverhältnis von rund 200 Milliarden Billionen.
Sky Sky
Leider ist es nicht ganz so, nicht für Helligkeit, Ton oder irgendetwas anderes. Unsere Wahrnehmung der Welt folgt Macht-Gesetz-Kurven, nicht logarithmischen. Also ein Stern der Größe 3.,0 sieht in der Tat nicht genau halbwegs in der Helligkeit zwischen 2.0 und 4.0 aus. Es sieht etwas schwächer aus. Der Stern, der auf halbem Weg zwischen 2,0 und 4,0 aussieht, wird etwa 2,8 sein. Je größer der Größenunterschied ist, desto größer ist diese Diskrepanz. Dementsprechend verwenden die computergezeichneten Himmelskarten von Sky & Telescope Sternpunkte, die gemäß einer Leistungsgesetzbeziehung dimensioniert sind.
Aber die wissenschaftliche Welt in den 1850er Jahren war Gaga für Logarithmen, also sind sie jetzt so fest in das Sternensystem eingeschlossen wie Hipparchus ‚ Rückwärtsnummerierung.,
Nun, da die Sterngrößen auf einer präzisen mathematischen Skala eingestuft wurden, die jedoch schlecht passte, wurde ein anderes Problem unvermeidlich. Einige“ 1st-magnitude “ Sterne waren viel heller als andere. Astronomen hatten keine andere Wahl, als die Skala auf hellere und schwache Werte auszudehnen. So sind Rigel, Capella, Arcturus und Vega Magnitude 0, eine unangenehme Aussage, die so klingt, als hätten sie überhaupt keine Helligkeit! Aber es war zu spät, um von vorne anzufangen. Die Magnitudenskala erstreckt sich weiter in negative Zahlen: Sirius scheint bei der Magnitude -1,5, Venus erreicht -4,4, der Vollmond ist etwa -12.,5, und die Sonne brennt bei Magnitude -26.7.
Andere Farben, andere Größen
Die Bandpässe der Standard UBVRI Farbfilter, zusammen mit dem Spektrum eines typischen blau-weißen Sterns.
Himmel Teleskop
Ende des 19. Einige Sterne, die dem Auge die gleiche Helligkeit zeigten, zeigten unterschiedliche Helligkeiten auf Film und umgekehrt., Im Vergleich zum Auge waren fotografische Emulsionen empfindlicher gegenüber blauem Licht und weniger gegenüber rotem Licht. Dementsprechend wurden zwei separate Skalen für das Sterngrößensystem entwickelt. Visual Magnitude, oder mvis, beschrieben, wie ein Stern auf das Auge sah. Fotografische Größe, oder mpg, bezeichnet Sternbilder auf blau-empfindlichen Schwarz-Weiß-Film. Diese werden nun mit mv bzw. mp abgekürzt.
Diese Komplikation erwies sich als Segen in der Verkleidung. Der Unterschied zwischen der fotografischen und der visuellen Größe eines Sterns war ein praktisches Maß für die Farbe des Sterns., Der Unterschied zwischen den beiden Größen wurde als „Farbindex“ bezeichnet.“Sein Wert ist zunehmend positiv für gelbe, orange und rote Sterne und negativ für blaue.
Aber verschiedene fotografische Emulsionen haben unterschiedliche spektrale Reaktionen! Und die Augen der Menschen unterscheiden sich auch. Zum einen werden Ihre Augenlinsen mit zunehmendem Alter gelb; Alte Menschen sehen die Welt durch gelbe Filter. Magnituden-Systeme, die für verschiedene Wellenlängenbereiche ausgelegt sind, mussten klarer definiert werden.,
Heute werden genaue Größen durch das, was ein Standard-photoelektrisches Photometer durch Standard-Farbfilter sieht, spezifiziert. Mehrere photometrische Systeme wurden entwickelt; Das bekannteste heißt UBV nach den drei am häufigsten verwendeten Filtern. U umfasst das nahe Ultraviolett, B ist blau und V entspricht ziemlich genau der alten visuellen Größe; Sein breiter Höhepunkt liegt im gelbgrünen Band, wo das Auge am empfindlichsten ist.
Der Farbindex ist nun als B-Größe minus der V-Größe definiert. Ein reiner weißer Stern hat eine B-V von etwa 0,2, unsere gelbe Sonne ist 0.,63, orange-rote Betelgeuse ist 1,85, und der blauste Stern ist -0,4, hellblau-weiß.
So erfolgreich war das UBV-System, dass es redward mit R-und I-Filtern erweitert wurde, um Standardgrößen für Rot und Nahinfrarot zu definieren. Daher wird es manchmal UBVRI genannt. Infrarotastronomen haben es auf noch längere Wellenlängen gebracht und alphabetisch nach I aufgenommen, um die J -, K -, L -, M -, N-und Q-Bänder zu definieren. Diese wurden so gewählt, dass sie den Wellenlängen von Infrarot — „Fenstern“ in der Erdatmosphäre entsprechen-Wellenlängen, bei denen Wasserdampf das Sternenlicht nicht vollständig absorbiert.,
In allen Wellenbändern wurde der helle Stern Vega (willkürlich) gewählt, um die Größe 0,0 zu definieren. Da Vega bei Infrarotwellenlängen dimmer ist als bei sichtbarem Licht, sind Infrarotgrößen per Definition und recht künstlich „heller“ als ihre visuellen Gegenstücke.
Aussehen und Realität
Was ist dann die wirkliche Helligkeit eines Objekts? Wie viel Gesamtenergie sendet sie uns bei allen Wellenlängen zusammen, sichtbar und unsichtbar? Die Antwort wird als bolometrische Größe bezeichnet, mbol, da die Gesamtstrahlung einmal mit einem Gerät namens Bolometer gemessen wurde., Die bolometrische Größe wurde als Gottes-Augen-Ansicht des wahren Glanzes eines Objekts bezeichnet. Astrophysiker schätzen es als das wahre Maß für die Gesamtenergiemission eines Objekts von der Erde aus. Die bolometrische Korrektur gibt an, wie viel heller die bolometrische Größe als die V-Größe ist. Sein Wert ist immer negativ, da jeder Stern oder jedes Objekt zumindest etwas Strahlung außerhalb des visuellen Teils des elektromagnetischen Spektrums abgibt.
Bisher haben wir es nur mit scheinbaren Größen zu tun — wie hell die Dinge von der Erde aus aussehen., Wir wissen nicht, wie inhärent hell ein Objekt ist, bis wir auch seine Entfernung berücksichtigen. So schufen Astronomen die absolute Magnitudenskala. Die absolute Größe eines Objekts ist einfach, wie hell es erscheinen würde, wenn es in einem Standardabstand von 10 Parsecs (32,6 Lichtjahre) platziert würde.
Auf der linken Karte von Canis Major zeigen Punktgrößen die scheinbaren Größen der Sterne an; Die Punkte stimmen mit den Hellheiten der Sterne überein, wie wir sie sehen., Die rechte Version zeigt die absoluten Größen derselben Sterne an — wie hell sie erscheinen würden, wenn sie alle in derselben Entfernung (32, 6 Lichtjahre) von der Erde platziert wären. Die absolute Größe ist ein Maß für die wahre Sternleuchtkraft.
Himmel Teleskop
Aus dieser Entfernung gesehen würde die Sonne mit einer unscheinbaren visuellen Größe 4.85 scheinen. Rigel würde in einer blendenden Nacht brennen, fast so hell wie der Viertelmond. Der rote Zwerg Proxima Centauri, der dem Sonnensystem am nächsten gelegene Stern, scheint Magnitude 15 zu sein.,6, der kleinste kleine Schimmer sichtbar in einem 16-Zoll-Teleskop! Die Kenntnis absoluter Größen macht deutlich, wie vielfältig die Objekte sind, die wir beiläufig unter dem einzigen Wort „Stern“ zusammenstoßen.“
Absolute Größen werden immer mit einem Großbuchstaben M geschrieben, scheinbare Größen mit einem Kleinbuchstaben m. Jede Art von scheinbarer Größe-fotografisch, bolometrisch oder was auch immer — kann in eine absolute Größe umgewandelt werden.
(Für Kometen und Asteroiden wird eine ganz andere „absolute Größe“ verwendet., Der Standard hier ist, wie hell das Objekt einem auf der Sonne stehenden Beobachter erscheinen würde, wenn das Objekt eine astronomische Einheit entfernt wäre.)
Ist das Sternensystem also zu kompliziert? Gar. Es ist gewachsen und hat sich weiterentwickelt, um jeden Helligkeitsmessbedarf genau nach Bedarf zu erfüllen. Hipparcus wäre begeistert.