Dlaczego gwiazdy migoczą?
Gwiazdy na nocnym niebie wydają się do nas mrugać, ich położenie chybotać. Wydaje się nawet, że gwiazdy zmieniają kolory. Co jest przyczyną tych zjawisk?
Gwiazdy rzeczywiście mrugają, ich położenie drga, a kolor nieustannie się zmienia, gdy na nie patrzymy na nocnym niebie. Co więcej, efekt ten jest lepiej widoczny latem niż zimą.
© 1xpert - stock.adobe.com
Przyczyną tych zjawisk jest atmosfera ziemska, która ulega ciągłym turbulencjom w wyniku jej nierównomiernego nagrzewania się, głównie od podłoża. Nagrzewanie się podłoża, a co za tym idzie zmiany temperatury powietrza, są bardziej intensywne latem.
Efekt ten jest nie tylko widoczny nocą na niebie. Wystarczy spojrzeć latem na horyzont za rozgrzanym w upał asfaltem. Wszystko wydaje się drgać, a powietrze kotłuje się jak dym.
Gdy światło przechodzi przez turbulencję, napotyka ciągle na zmiany gęstości w ośrodku materialnym. Taka zmiana gęstości powoduje refrakcję promieni światła, czyli zmianę jego kierunku rozchodzenia się. Mówiąc inaczej, promień światła nieco załamuje się na granicy ośrodków o różnych gęstościach, a widziany przez nas obraz gwiazdy zaczyna się dynamicznie zmieniać.
Chybotanie obrazu gwiazdy jest tym bardziej widoczne, im dłuższą drogę światło tej gwiazdy ma do przebycia w atmosferze. Dlatego patrząc na gwiazdy pod skosem do nagrzanej powierzchni, jaką jest pole, droga, czy łąka, gwiazdy wydają się chybotać bardziej niż te, na które patrzymy w kierunku prostopadłym. Gdy rozgrzana powierzchnia tworząca turbulencje jest od nas dlatego (na przykład odległa droga lub asfaltowy plac), to efekt ten będzie bardziej wyraźny.
Migotanie gwiazd jest szczególnie dobrze wyraźne, gdyż ich obrazy to drobne i jasne punkty na czarnym tle nocnego nieba. Migotanie Księżyca jest już raczej trudno dostrzec, gdyż ma on znacznie większe rozmiary kątowe i, choć każdy jego punkt drga tak samo, jak obraz gwiazdy, efekt ten już nie jest tak dobrze widoczny dla naszego oka.
Atmosfera Ziemi ma także wpływ na fazę docierających do nas fal świetlnych. Gdy fale świetlne docierają do ludzkiego oka w przeciwfazie (poszczególne składowe fali, interferując ze sobą, wygaszają się) światło gwiazdy wydaje nam się bledsze. Gdy fale światła docierają do nas w fazie, gwiazda wydaje się świecić jaśniej. Nasze oko rejestruje tylko zsumowany efekt interferencji światła, które dociera do nas z kosmosu.
Skąd się bierze pozorna zmiana barwy gwiazdy? To wynik istnienia w atmosferze ziemskiej pyłów, aerozoli i innych substancji, które mają wpływ na rozpraszanie światła w różnych jego długościach fali (barw składowych). Ciągłe zmiany gęstości i składu lokalnego atmosfery zniekształcają więc pierwotny kolor gwiazdy.
Czy w kosmosie gwiazdy także drgają i migoczą? Nie. Te zjawiska w przestrzeni kosmicznej nie zachodzą. Barwa, intensywność świecenia i położenie gwiazdy są stabilne. To dlatego obserwatoria na orbitach Ziemi i wysoko w górach dają lepsze wyniki obserwacji, bo migotanie, zmiana barwy i chybotanie są także rejestrowane przez przyrządy optyczne tak, jak to rejestruje nasze oko, a w tych miejscach zjawiska te nie występują albo mają minimalny wpływ na obserwacje astronomiczne.
Ostatnio opublikowane w Pytajniku
Zobacz też
Astronomia
Astronomia – to dziedzina nauki, zajmująca się badaniem ciał niebieskich takich jak gwiazdy, planety, mgławice, galaktyki, komety, asteroidy itp. oraz zjawisk, które zachodzą w kosmosie.
© medianauka.pl, 2023-04-02, A-4832