Главная Уход за садом и огородом

Почему днем не видно звезд? Почему в дневное время звёзды не видны? Почему не видно солнца.

01.12.2020

Венера.
Когда алеет восток и небо светлеет, число звезд на нем уменьшается. И наоборот: когда вечером начинает темнеть, их становится на небе все больше и больше. Звезду, которая утром гаснет позже других, а вечером первая появляется на небосводе, называют утренней или вечерней звездой. В обоих случаях речь идет об одном и том же небесном теле - планете Венера, которая видна на небе иногда утром, а иногда вечером. Близкий спутник Солнца, она кажется особенно яркой, когда находится на минимальном расстоянии от Земли. В этом случае блеск Венеры, выраженный в звездных единицах, равен - 4. Среди неподвижных звезд наиболее яркой является Сириус, в созвездии Большого Пса (звездная величина-1,5). Отсюда следует, что Венера ярче Сириуса в десять раз. Венеру, издревле называемую в Китае «Тайбо» («Большое Светило»), в хорошую погоду можно видеть среди белого дня. О других небесных телах этого не скажешь. Известны только два случая наблюдения так называемой новой звезды. Об одной из них, прозванной «Звездой-гостьей», есть сведения в китайских летописях (1054 г.), другую обнаружил в 1572 г. датский астроном Т. Браге. Речь идет о взрыве звезд, яркость которых при этом сильно возрастает. Например, звезда Тихо Браге по яркости сравнялась с Венерой, «Звезда-гостья» из китайских летописей превысила ее в четыре раза. При такой яркости звезду можно наблюдать и днем, в других случаях ее в это время не видно.
Почему небо светлое?
Конечно, можно было бы сказать, что днем звезды не видны на небе потому, что в это время небо светлое. Однако тогда возникает вопрос: почему днем небо светлое? Иначе говоря, почему днем можно видеть только такую яркую звезду, как планета Венера. Свет приходит к нам на Землю от Солнца. Потому оно нам кажется ярким. По этой же причине все остальное должно казаться нам темным. И действительно, как свидетельствуют космонавты, принимавшие участие в полете космического корабля «Аполлон» на Луну, хотя Солнце и блестит ярко, но небо темное и на его фоне видны звезды. Кажется вполне естественным, что с восходом Солнца небо светлеет, так как тогда оно светится отраженным светом. В противном случае небо было бы черным и на нем были бы видны звезды.
Любое физическое тело светится потому, что оно либо само излучает свет, либо отражает свет другого источника. Земная атмосфера света не излучает, а небо светлое потому, что, световые лучи отражаются от нее.
Дым и облака.
Свет распространяется вдоль прямой линии и, встретив на своем пути преграду, отражается. Когда преграда прозрачна, часть света преломляется и проходит сквозь нее. Поскольку при падении на такое прозрачное тело, как вода, при наличии ряби на ее поверхности свет рассеивается и преломляется под разными углами, то невозможно судить о форме его источника. В частности, когда преграда состоит из множества мелких частиц и, следовательно, ее поверхность шероховата, то преломление и отражение света носит случайный, неупорядоченный характер. Поэтому такое тело кажется светлым.
Облака состоят из мельчайших капелек коды и кусочков льда, а поэтому в данном случае ситуация несколько меняется. Обычно облако кажется светлым, но иногда видна радуга. Причина этого кроется в том, что угол преломления различен для световых лучей разного цвета. Кстати, так называемое «гало» вокруг Солнца и Луны имеет ту же природу.
Рассеяние света.
Физическое тело, например дым, состоящее из совокупности микрочастиц, при отражении от него света кажется светлым. При этом нельзя ничего сказать о форме самих частиц. В общем случае рассеянием света называют явление беспорядочного его отражения от частиц жидкости или твердого тела.
Человеческий глаз может различать яркие и темные предметы на фоне поступающего в него светового потока. Днем трудно увидеть пыль, находящуюся в воздухе комнаты. Если же комнату хорошо затемнить и пустить внутрь луч света, то благодаря рассеянию света будут видны маленькие пылинки. Они отражают свет и указывают направление его распространения.

Вообще говоря, наблюдая за лучом света под прямым углом к направлению его распространения, никакой информации получить о нем нельзя. Например, наблюдая со стороны, как это показано на рис. 9.1, мы не сможем сказать, проходит ли параллельный пучок света сквозь черный ящик или нет. Это действительно нельзя сделать, если в ящике вакуум. Если же впустить в ящик.немного воздуха, то путь распространения света слегка засветится. Это объясняется рассеянием света на мельчайших частицах, парящих в воздухе. По той же причине в воздухе видна пыль, со стороны виден свет фар автомобиля или трамвая.
Издалека над Токио ночью видно сияние. Бывают случаи, когда светятся облака, причем это случается и днем. Объяснение этого явления следует искать в рассеянии света, испускаемого различными его источниками, расположенными на улицах города, на летающих в воздухе частицах дыма и пыли.
Почему небо голубое?
Солнце излучает свет во все стороны. Часть излучения попадает в атмосферу Земли и в каждой ее точке рассеивается так, как показано штриховыми линиями на рис. 9.2. Поэтому небо кажется нам светлым.

Однако возникает вопрос: на чем рассеивается свет? Считается, что на частицах пыли, которой очень много в атмосфере. На это можно возразить, что, например, в стратосфере такого большого количества твердых частиц нет. С борта реактивного самолета на высоте десяти километров видно, что небо немного темнее, но все же остается голубым. Молекулы воздуха двигаются хаотически, а поэтому в любой момент времени их положение в пространстве абсолютно разупорядоченное. На практике расположить точки чисто случайным образом очень трудно. Дело в том, что при выполнении этого задания человек неизбежно придерживается некоторого порядка. На рис. 9.3 в виде абсциссы и ординаты некоторой точки представлено множество случайных чисел, полученных сравнительно простым образом. Как следует из этого рисунка, в определенный момент времени молекулы то собираются вместе, то разбегаются в разные стороны, в результате чего свет рассеивается на этих неоднородностях плотности воздуха, как на микрочастицах.

Рассеяние света микрочастицами исследовал Дж. Релей. Он показал, что интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны света. Такое рассеяние света получило название релеевского.
То же самое можно сказать о рассеянии света частицами, размеры которых малы по сравнению с длиной волны света. Таким образом можно объяснить цвет дыма. Между прочим, релеевское рассеяние света возникает и в случае частиц атмосферы из-за беспорядочного движения молекул. Поскольку сильнее всего в атмосфере рассеивается свет с короткой длинной волны, т. е. голубой, то цвет неба кажется голубым.
На твердых частицах, размеры которых сравнимы с длиной волны света, сильно рассеивается также свет, имеющий большую длину волны, Поэтому рассеянней свет не очень отличается от падающего, солнечного. По этой причине небо над горизонтом или над городом кажется белесым.
Слабым рассеянием света с большой длиной волны на микроскопических объектах объясняется покраснение диска восходящего и заходящего Солнца. На большой высоте над Землей интенсивность рассеянного света уменьшается и небо чернеет; на высоте 100 км от поверхности Земли оно даже днем кажется черным, при этом на его фоне, отчетливо видны звезды.
Рассеянный земной атмосферой свет распространяется и в космическое пространство, поэтому из космоса Земля кажется голубой.
Почему днем звезд на небе не видно?
Ответ на этот вопрос следующий. Свет, приходящий от звезд, слаб по сравнению с сиянием голубого неба. Радужная оболочка человеческого глаза выполняет роль диафрагмы, диаметр зрачка меняется в зависимости от интенсивности света. Так как размер зрачка определяется суммарной освещенностью глаза, то при его уменьшении под влиянием сияния голубого неба на сетчатку попадает ничтожно малое количество света от звезд.
То же можно сказать и в отношении нашего слухового восприятия. В тишине мы слышим слова, сказанные шепотом. И наоборот, в шумном месте нам не удается расслышать даже громкий окрик. Сияние голубого неба соответствует шуму, на фоне которого теряется слабый свет звезды.
Наблюдение звезд из-под земли.
Если днем через маленький зрачок в глаз попадает много света и поэтому звезд не видно, то естественно спросить: нельзя ли в таком случае их наблюдать через длинное отверстие из затемненной комнаты? Например, можно было бы вести наблюдения за небом сквозь проделанное в земле узкое отверстие из подвального помещения, как это показано на рис. 9.4.

Большая часть небесного свечения, отражаясь многократно от стенок отверстия, в конце концов поглотится ими и только прямые лучи достигнут подвала и, следовательно, человеческого глаза. Так как в подвале полная темнота, то условия таковы, как будто наблюдение звезд ведется темной ночью.
Как уже говорилось ранее, размеры удаленного предмета характеризуют видимым диаметром. Если длина отверстия равна 100 м, то соотношение между фактическим диаметром отверстия и видимым из подвального помещения представляется табл. 9.1.

Таблица 9.1. Видимый диаметр и яркость отверстия длиной 100м
Диаметр отверстия,мм Видимый диаметр отверстия Яркость отверстия(в звездных величинах)
0,71 1,47 4
1,13 2,33 3
1,79 3,69 2
2,83 5,85 1
4,49 9,27 0
7,12 14,69 -1
11,28 23,28 -2
17,89 36,90 -3
28,34 58,48 -4
44,92 92,69 -5
71,20 146,9 -6
112,8 232,8 -7
178,9 369 -8

Поскольку известна яркость полуденного неба, то можно рассчитать яркость отверстия, видимого из-под земли, и выразить в единицах звездной величины. В табл. 9.2 приведены значения видимых диаметров и яркостей Солнца, Луны и планет. Таблица 9.2. Видимый диаметр и максимальная яркость Солнца, Луны и планет Солнечной системы
Небесное тело Видимый диаметр Максимальная яркость(в звездных величинах)
Солнце 31"59"" -26,8
Луна 31"5"" -12,5
Меркурий 11,88"" -1,9
Венера 1"0,36"" -4,4
Марс 17,88"" -2,8
Юпитер 46,86"" -2,5
Сатурн 19,52"" -0,4
Уран 3,6"" 5,6
Нептун 2,38"" 7,9
Плутон 0,24"" 14,9

Предположим теперь, что положение планет на" небе позволяет наблюдать их из подвального помещения. В качестве объекта наблюдения выберем планету Сатурн, яркость которой днем максимальна и равна - 0,4. Так как отверстие с видимым диаметром 14" 69" ярче Сатурна, то даже в случае равенства их видимых диаметров планету нельзя будет увидеть. То же самое можно сказать и о Юпитере, видимый диаметр которого 46" 86": сквозь отверстие с видимым диаметром 36" 90" он также останется невидимым. Совсем бесполезно рассматривать с помощью этого метода Уран, который даже ночью не виден невооруженным глазом.
Таким образом, для подобного метода наблюдения подходят только Меркурий, Венера и Марс, но поскольку Земля вращается и, следовательно, время нахождения наблюдаемой планеты в пределах отверстия равно одной секунде, то практическое использование его становится чрезвычайно трудным.
Наблюдение небесных тел с помощью телескопа.
Такая неподвижная звезда, как Сириус (звездная величина -1,5), ярче отверстия с видимым диаметром 14"69". Неподвижные звезды с намного меньшими видимыми диаметрами и менее яркие, чем Сириус, могли бы быть видны и сквозь более узкие отверстия. Однако это становится невозможным из-за того, что видимый диаметр дифракционного изображения хотя и мал, но все же равен 40".
Вместо того чтобы наблюдать за небом из-под земли сквозь отверстие, воспользуемся лучше телескопом. Как уже отмечалось ранее, размеры неподвижной звезды, наблюдаемой в телескоп, определяются не их видимым диаметром, а величиной дифракционного изображения. Если апертуру телескопа D выразить в сантиметрах, то видимый диаметр дифракционного круга равен 27/D, а это значит, что в случае телескопа с апертурой 22 см он составит 1/23"/. Как видно из рис. 9.5, соответствующая яркость неба немного меньше яркости звезд четвертой звездной величины. Это значит, что менее яркие звезды в такой телескоп не видны.

При увеличении апертуры телескопа размеры дифракционного изображения звезды уменьшаются, и поэтому становится возможным наблюдение за менее яркими звездами. Конечно, при этом уменьшается дифракционное изображение, но видимый диаметр звезды не может быть меньше 1". Дело в том, что даже при спокойной погоде воздух колеблется, вследствие чего световые лучи, идущие от звезд, слегка изгибаются, беспрерывно изменяя направление своего распространения в пределах угла 1". Известное мерцание звезд объясняется именно этим движением атмосферного воздуха, которое при наличии воздушных потоков значительно усиливается и увеличивает видимый диаметр звезд до нескольких угловых секунд.
Так как при увеличении апертуры телескопа нельзя добиться наблюдения звезд с видимым диаметром, меньшим 1"", то ясно, что при значениях апертуры, превышающих 30 см, Не удастся увидеть звезды, яркость которых соответствует звездным величинам, превышающим 4. На рис. 9.5 приведены данные, принадлежащие Симоясу, Сайто и Камита, по яркости неба в течение суток и условиям наблюдения звезд. Его яркость позволяет наблюдать звезды с видимым диаметром 1" и соответствует звездной величине 22,5. Это значит, что с помощью телескопа, имеющего апертуру 30 см, можно увидеть только такие и более яркие звезды. В любом случае видимый диаметр звезды не будет больше 1", поэтому менее яркие звезды останутся недоступными нашему глазу. Более того, рассеянный свет большого города помешает увидеть и более яркие звезды.

Исследование. ЯРКОСТЬ ЗВЕЗД.

В древности звезды делили на шесть классов: наиболее яркие относили к первому, а едва видимые невооруженным глазом - к шестому. Позже, когда люди научились измерять их яркость, выяснилось, что звезды первого класса превышают по яркости звезды шестого класса примерно в 100 раз. Поэтому начали считать, что увеличение относительной яркости в 2,512 раза (2,512 = у 5√100) эквивалентно уменьшению звездной величины на единицу. Это соотношение называется формулой Погсона. На ее основе определены звездные величины и более слабых звезд. Отсюда следует, что при наблюдении неба из подвального помещения увеличение видимого диаметра отверстия в 10 раз позволяет увеличить звездную величину видимых глазом звезд на 5 единиц.
Звездные величины определяют видимую, а не действительную яркость звезды. Для того чтобы можно было говорить о действительной яркости, необходимо сравнивать их для звезд, находящихся от наблюдателя на одинаковом расстоянии. Так как действительная яркость звезды обратно пропорциональна второй степени расстояния от звезды до наблюдателя, то ее можно рассчитать по видимой яркости, если известно это расстояние. На практике яркость звезд, отстоящих от нас на расстояние 32,6 светового года, характеризуют так называемыми абсолютными звездными величинами, а видимые яркости звезд, расстояния до которых неизвестны,- видимыми звездными величинами. В табл. 9.3 приведены видимые звездные величины некоторых ярких звезд.

Многих из нас интересовало, почему на небе не видно звёзд днём. Ведь они никуда не исчезают, не отдаляются, но человеческий глаз всё ещё не в состоянии их рассмотреть при свете солнца. Учёные давно выяснили этот вопрос, но, тем не менее, многие люди до сих пор с трудом могут разобраться в причинах данного явления.

Звёзды и солнце

Каждая звезда является газовым шаром внушительных размеров, которые излучают свой собственный свет. Это ключевое отличие от планет и спутников: они создают свет, отражая солнечные лучи своей поверхностью, звёзды же имеют собственное свечение (потому что им нечем отражать лучи солнца).

В этом и заключается основная причина, почему их не видно днём. Кроме нее, стоит рассмотреть некоторые другие нюансы:

  1. Планета обладает атмосферой .

В атмосфере находится большое количество элементов. Это углекислый газ, водород и десятки других газообразных веществ (в том числе молекулы воды), которые невозможно увидеть невооружённым взглядом.

Когда лучи Солнца проходят сквозь атмосферу, они имеют определённый цвет в зависимости от длины цветовой волны:

  • короткими волнами обладают синий, фиолетовый и голубой цвета (синее небо);
  • а длинными – красный цвет (закат).

Солнце – это тоже звезда, но лучи которой настолько яркие, что они буквально затмевают свечение любых других звёзд и даже планет. Все прочие объекты в космосе также нельзя увидеть, поскольку их свечение значительно слабее солнечного.

  1. Днём, когда Солнце освещает Землю, солнечные лучи рассеиваются и преломляются.

Таким образом, звёзды невозможно увидеть днём, даже если переместиться в другую точку планеты (из-за рассеивания лучей в атмосфере). Также имеет большое значение наличие упомянутых элементов в воздухе:

  • микроскопическая пыль не задерживает синий цвет от солнца;
  • наличие молекул определённого газа (например, красного фосфора) также влияет на цветовую гамму.
  1. При наличии такого широкого спектра оттенков разных цветов увидеть звёзды буквально невозможно.

Причиной этого является наличие множества источников света (которые создаёт солнце). Поэтому свечение звёзд банально не доходит до поверхности планеты, а если всё же и достигает – рассеиваемые лучи Солнца полностью нивелируют его воздействие. Именно поэтому звёзды невозможно увидеть днём.

С другой стороны, люди всё же могут увидеть одну звезду при дневном свете. Но лишь самую яркую из всех возможных – как раз таки Солнце.

Почему из-за Солнца не видно других звёзд?

Всё очень просто: Солнце является единственной звездой в нашей солнечной системе. Все остальные звёзды расположены гораздо дальше, за её пределами. Именно поэтому их невозможно увидеть днём – они слишком далеко, и их сияние перебивается, рассеивается под воздействием лучей солнца.

Также Солнце состоит из нескольких слоёв, которые отличают его от остальных (изученных) звёзд. Да, оно состоит из газов, но вокруг него имеется постоянно движущаяся атмосфера, которая превышает диаметр самого Солнца в 3 и даже 4 раза. Эта внешняя атмосфера – лишь первый слой из множества других, из которых и состоит Солнце.

Учитывая всё это, вновь подтверждается факт, что звёзды невозможно увидеть днём из-за данного «гиганта», который благодаря своей структуре излучает настолько яркое свечение, что перебить его невозможно ничем.

Одновременно с этим влияет ещё и строение человеческого глаза:

  • ночью, под открытым небом, можно часами напролёт любоваться звёздами на небосклоне;
  • но даже 3 секунд прямого взгляда прямо на солнце будет достаточно, чтобы кардинально испортить зрение, и 6 секунд, чтобы потребовалось хирургическое вмешательство для восстановления структуры глазного яблока.

Таким образом, вновь подтверждается, что Солнце гораздо ярче других звёзд. А также становится понятно, что человек не может воспользоваться своими глазами так, чтобы сфокусироваться не на лучах Солнца, а на более отдалённых объектах.


Хотя и этого будет недостаточно, ведь из-за преломления и рассеивания света остальные звёзды полностью сливаются с небом, лучами солнца и молекулами веществ. Даже техника не сможет рассмотреть звёзды днём, что уж говорить о человеческом зрении?

Как можно увидеть звёзды днём?

Древние учёные, Аристотель и Плиний, писали в своих трудах о том, что звёзды можно увидеть днём из глубокого колодца, пещеры или длинной печной трубы. Это довольно расхожее мнение: кто-то утверждает, что это истинная правда, а некоторые называют подобные изречения вселенской глупостью.

Более современным примером является Роберт Болл, который в 1889 году утверждал, что, оказавшись в длинной печной трубе смог разглядеть на дневном небе несколько звёзд. Он считал, что в тёмной узкой трубе зрение любого человека становится значительно более чётким.

И в этом есть некоторый смысл: попав со света в тёмное помещение, невозможно ничего увидеть. Но как только глаза привыкнут к темноте, можно без проблем различать находящиеся в комнате объекты.

Однако, к сожалению, нет достоверных фактов, которые могли бы подтвердить данную теорию. А вот опровергнуть её поспешило немало людей. Вот самые известные из них:

  • Александр Гумбольт в разное время своей жизни спускался в самые глубокие шахты Америки и Сибири, но никаких звёзд обнаружить ему не удалось;
  • Леонид Репин (журналист «Комсомольской Правды») в 1978 году спустился на дно 60-метрового колодца, однако взглянув наверх обнаружил лишь маленький кусок дневного неба, разумеется, без каких-либо звёзд.

В итоге учёные пришли к мысли, что древние естествоиспытатели могли воспринять за звёзды маленькие пылинки, которые поднимались вверх (из-за спуска наблюдателя) и медленно парировали на фоне видимого неба. В тёмной шахте, колодце и ином тёмном помещении солнечный свет очень красиво отражается на крошечных объектах. Вследствие чего такое явление могло восприниматься за звёзды, хотя на самом деле это не так.

Получается, что нет способа увидеть звёзды днём? Оказывается, есть, но повторить такой эксперимент в лабораторных условиях невозможно. То есть не получится воссоздать подобную ситуацию человеческими силами и ресурсами – солнечное затмение.

То самое, во время которого между человеческим взглядом и солнцем становится луна. В этот момент на Землю попадает минимальное количество света и становится неестественно темно прямо в разгар рабочего дня. Из-за того, что солнечный свет не достаёт до планеты, сияние отдалённых звёзд больше не будет преломляться или рассеиваться, и звёзды можно будет увидеть днём.

Видны ли звезды днем (видео)?

Из этого видеоролика Вы узнаете, можно ли днем увидеть звезды, как устроен и воспринимает свет человеческий глаз, а также почему днем на небе видно только звезду Солнце.

Получается, что технически звёзды всё же можно разглядеть в дневное время. Однако это невозможно сделать иными способами из-за законов физики и строения глазного яблока человека. Рассеивание света и преломление лучей от отдалённых объектов космоса не позволяет их увидеть даже через телескоп. Особенно, когда этому мешает излучение нашего Солнца.

Эти удивительные звезды: как прекрасно за ними наблюдать, вглядываться в ночное небо, мечтать и загадывать желания. Днем небо другое. Оно светлое, яркое от солнца, бывает даже больно на него смотреть. Куда деваются звезды? Они словно тают с рассветом. Что происходит с ними днем?

Природа вселенского света

Необыкновенно притягательные и загадочные космические объекты, под названием звезды, никуда не исчезают ни днем, ни ночью. Да, они имеют свой жизненный цикл от рождения до полного исчезновения, но на протяжении своего существования эти объекты никуда не исчезают. Тогда почему днем не видно звезд, а ночью они ярко сияют для нас?

Просто днем яркое Солнце затмевает их свет. Оно светит так сильно, что иному свету просто не остается никаких шансов. Зато как только планета Земля разворачивается к Солнцу другой стороной, перед нашим взором открывается ночное небо. Если погода стоит ясная, то мы можем наблюдать за ночными светилами, переливающимися сиянием, словно драгоценные камни. Вот почему днем не видно звезд, а ночью, когда Солнце ушло за горизонт, они сияют нам во всей своей красе, дошедшей сквозь космическое пространство.

Наше дневное светило не такое уж и большое, относительно великих космических просторов. Однако это самая близкая к Земле звезда: огромная и яркая. Солнечный свет мощно освещает нашу планету, делая иное свечение невидимым или едва уловимым.

Опыт

Можно провести опыт, наглядно показывающий, почему днем не видно звезд, а когда темно, то наоборот. Для этого нужно проделать в коробке из картона дырки и поместить внутрь фонарик (можно другой источник света, вроде настольной лампы). При выключенном другом свете, в темной комнате, дыры будут светиться, словно маленькие звездочки. Если же в комнате включить общий свет, то сияние картонных дырочек исчезнет. Этого простого опыта вполне достаточно, чтобы понять, почему днем не видно звезд, а с наступлением темного времени суток они сияют нам с неба.

Миф и реальность

Существует множество легенд, связанных с космическими объектами. Одна из них говорит о том, что звезды можно увидеть даже днем. Для этого нужно лишь оказаться или на дне колодца, шахты или в печной трубе. Вообще, звезды на небе статичны, чего не скажешь о планетах. Их всегда можно обнаружить в одной точке Вселенной.

Так вот, легенда про колодцы, шахты и широкие печные трубы долгое время считалась правдивой. Это был период от древнегреческого философа Аристотеля (IV век до н. э.), до английского физика-астронома Джона Гершеля (XIX век).

На самом деле, даже если оказаться на дне колодца, звезды на небе днем не увидишь - эта легенда является полным мифом. Непонятно, почему она так долго существовала? Ведь для этого нет совершенно никаких объективных условий.

Это утверждение появилось, скорее всего, из опыта Леонардо да Винчи. Он, для того чтобы рассмотреть из Земли образ звезд, делал в листе бумаги отверстие небольшого размера для зрачка глаза и смотрел через него, прикладывая к глазам. Он видел крошечные точки, светящиеся без лучей и дрожания. Дело в том, что звездная лучистость — это эффект, возникающий благодаря строению наших глаз. Они имеют хрусталик с волокнистым строением, который искривляет свет. Если смотреть на ночные светила через малое отверстие, то в хрусталик пропускается очень тонкий луч света. Он проходит непосредственно через центр и практически не искривляется.

Развитие теории

Вопросом: «Видны ли звезды днем из колодца?» задался римский ученый Плиний, используя теорию Аристотеля с глубокой пещерой. После этого очень много писателей использовали эти способы наблюдения за небесными светилами в своих произведениях. Например, Киплинг и Р. Болл. В разные времена любознательные люди испытывали этот способ наблюдения за звездами днем. Все эти опыты были безрезультатными. Среди таких экспериментаторов были: немецкий естествоиспытатель и путешественник Александр Гумбольдт, астроном из города Спрингфилд Р. Сандерсон и другие.

Оказывается, что из таких глубоких пещер, колодцев и печных труб виден лишь яркий клочок голубого неба, если, конечно, погода ясная. Из небесных светил днем можно увидеть только Солнце. Земля и звезды тесно связаны. Но свет ближайшей так ослепляет нас, что другие меркнут. И лишь когда часть планеты погружается в темноту, перед глазами открывается красота далеких и манящих звезд. Безусловно, тяга человека познать неведомое привела его к созданию астрономического телескопа, через который можно теперь увидеть звезды даже днем.

В 2013 году в астрономии произошло удивительное событие. Учёные увидели свет звезды, которая взорвалась… 12 000 000 000 лет назад, в Тёмные Века Вселенной - так в астрономии называют временной отрезок длительностью в один миллиард лет, прошедший после Большого Взрыва.


Когда звезда умерла, нашей Земли ещё не существовало. И лишь теперь земляне увидели её свет - миллиарды лет блуждавший по Вселенной, прощальный.

Почему звёзды светятся?

Звёзды светятся по причине своей природы. Каждая звезда - это массивный шар из газа, который удерживается гравитацией и внутренним давлением. Внутри шара идут интенсивные реакции термоядерного синтеза, температура - миллионы кельвинов.

Такое строение и обеспечивает чудовищное сияние космического тела, способное преодолеть не только триллионы километров (до ближайшей от Солнца звезды Проксима Центавры - 39 триллионов километров), но и миллиарды лет.

Самые яркие звёзды, наблюдаемые с Земли, - Сириус, Канопус, Толиман, Арктур, Вега, Капелла, Ригель, Альтаир, Альдебаран, другие.


От яркости звёзд напрямую зависит их видимый цвет: всех превосходят по силе излучения звёзды голубые, за ними следуют бело-голубые, белые, жёлтые, жёлто-оранжевые и оранжево-красные.

Почему звёзды не видны днём?

Всему виной - ближайшая к нам звезда Солнце, в систему которой и входит Земля. Хотя Солнце не самая яркая и не самая большая звезда, расстояние между ней и нашей планетой настолько незначительно с точки зрения космических масштабов, что солнечный свет буквально заливает Землю, делая невидимым всё прочее слабое свечение.

Для того чтобы воочию убедиться в сказанном выше, можно провести простой опыт. Проделайте в картонной коробке дырки, а вовнутрь пометите источник света (настольную лампу или фонарик). В тёмной комнате дыры станут светиться как маленькие подобия звёзд. А теперь «включите Солнце» - верхний комнатный свет - «картонные звёзды» исчезнут.


Это упрощённый механизм, полностью объясняющий тот факт, что днём нам не виден звёздный свет.

Видны ли звёзды днём со дна шахт, глубоких колодцев?

Днём звёзды, хоть и не видны, всё так же на небе - они, в отличие от планет, статичны и всегда находятся в одной и той же точке .

Существует легенда, что дневные звёзды можно увидеть со дна глубоких колодцев, шахт и даже высоких и достаточно широких (чтобы поместился человек) печных труб. Она считалась правдой рекордное количество лет - от Аристотеля, древнегреческого философа, жившего в IV веке до н. э., до Джона Гершеля, английского астронома и физика XIX века.

Казалось бы: что проще - слезь в колодец и проверь! Но по какой-то причине легенда жила, хотя оказалась ложной абсолютно. Звёзд из глубины шахты не видно. Просто потому, что для этого нет никаких объективных условий.

Возможно, причина появления столь странного и живучего утверждения - опыт, предложенный Леонардо да Винчи. Чтобы увидеть реальный образ звёзд, наблюдаемый с Земли, он делал маленькие отверстия (размером со зрачок или меньше) в листе бумаги и прикладывал к глазам. Что он видел? Крошечные светящиеся точки - без дрожания и «лучей».

Оказывается, лучистость звёзд - заслуга строения нашего глаза, в котором хрусталик искривляет свет, обладая волокнистым строением. Если мы смотрим на звёзды через малое отверстие, мы пропускаем в хрусталик такой тонкий луч света, что он проходит через центр, почти не искривляясь. И звёзды предстают в истинном обличии - как крошечные точки.

Наша Вселенная состоит из нескольких триллионов галактик. Солнечная система находится внутри достаточно крупной галактики, общее количество которых во Вселенной ограничено несколькими десятками миллиардов единиц.

В нашей галактике содержится 200-400 миллиардов звезд. 75% из них тусклые красные карлики, и лишь несколько процентов звезд в галактике похожи на желтые карлики, спектральному типу звезд, к которому принадлежит и наше . Для земного наблюдателя наше Солнце находится в 270 тысяч раз ближе ближайшей звезды (). В тоже время светимость уменьшается прямо пропорционально убыванию расстояния, поэтому видимая яркость Солнца на земном небе на 25 звездных величин или в 10 миллиардов раз больше видимой светимости ближайшей звезды (). В связи с этим из-за ослепительного света Солнца на дневном небе не видны звезды. Похожая проблема встречается при попытках сфотографировать экзопланеты у близких звезд. Кроме Солнца днем можно увидеть , Международную космическую станцию (МКС) и вспышки спутников первого созвездия Иридиум. Это объясняется тем, что Луна, некоторые и ИСЗ (искусственные спутники Земли) на земном небе выглядят гораздо ярче самых ярких звезд. К примеру, видимый блеск Солнца равен -27 звездных величин, у Луны в полной фазе -13, у вспышек спутников первого созвездия Иридиум -9, у МКС -6, у Венеры -5, у Юпитера и Марса -3, у Меркурия -2, у Сириуса (ярчайшей звезды) -1.6.

Шкала звездных величин видимого блеска различных астрономических объектов является логарифмической: разница в видимом блеске астрономических объектов на одну звездную величину соответствует разнице в 2,512 раз, а разница в 5 звездных величин соответствует разнице в 100 раз.

Почему не видно звезд в городе?

Кроме проблем наблюдения звезд на дневном небе существует проблема наблюдения звезд на ночном небе в населенных пунктах (вблизи крупных городов и промышленных предприятий). Световое загрязнение в этом случае вызвано искусственным излучением. Примером такого излучения можно назвать уличное освещение, подсвеченные рекламные плакаты, газовые факелы промышленных предприятий, прожекторы развлекательных мероприятий.

В феврале 2001 года любитель астрономии из США Джон Э.Бортль создал световую шкалу для оценки светового загрязнения неба и опубликовал её в журнале Sky&Telescope. Эта шкала состоит из девяти делений:

1. Абсолютно темное небо

При таком ночном небе на нём не только отчетливо виден , но отдельные облака Млечного Пути отбрасывают ясные тени. Также в деталях виден и зодиакальной свет с противосиянием (отражение солнечного света от пылинок находящихся по другую сторону от линии Солнце-Земля). На небе невооруженным глазом видны звезды до 8 звездной величины, фоновая яркость неба составляет 22 звездных величины на квадратную угловую секунду.

2. Натуральное темное небо

При таком ночном небе на нем отлично виден Млечный Путь в деталях и зодиакальный свет вместе с противосиянием. Невооруженный глаз показывает звезды с видимой яркостью до 7.5 звездных величин, фоновая яркость неба близка к 21.5 звездной величине на квадратную угловую секунду.

3. Сельское небо

При таком небе зодиакальный свет и Млечный путь продолжает быть хорошо видимым с минимумом деталей. Невооруженный глаз показывает звезды до 7 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 21 звездной величине на квадратную угловую секунду.

4. Небо переходной местности между деревнями и пригородами

При таком небе Млечный Путь и зодиакальный свет продолжает быть видимым с минимум деталей, но лишь частично - высоко над уровнем горизонта. Невооруженный глаз показывает звезды до 6.5 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 21 звездной величине на квадратную угловую секунду.

5. Небо окрестностей городов

При таком небе, зодиакальный свет и Млечный Путь видны крайне редко, в идеальных погодных и сезонных условиях. Невооруженный глаз показывает звезды до 6 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 20.5 звездной величине на квадратную угловую секунду.

6. Небо пригородов городов

При таком небе, зодиакальный свет не наблюдается ни при каких условиях, а Млечный путь с трудом просматривается только в зените. Невооруженный глаз показывает звезды до 5.5 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 19 звездной величине на квадратную угловую секунду.

7. Небо переходной местности между пригородами и городами

На таком небе, ни при каких условиях не наблюдается ни зодиакальный свет, ни Млечный путь. Невооруженный глаз показывает звезды только до 5 звездной величины, фоновая яркость неба близка к 18 звездной величине на квадратную угловую секунду.

8. Городское небо

На таком небе невооруженным глазом можно заметить лишь несколько самых ярких рассеянных звездных скоплений. Невооруженный глаз показывает звезды только до 4.5 звездной величины, фоновая яркость неба меньше 18 звездных величин на квадратную угловую секунду.

9. Небо центральной части городов

На подобном небе из звездных скоплений можно увидеть лишь . Невооруженный глаз в лучшем случае показывает звезды до 4 звездной величины.

Световое загрязнение от жилых, индустриальных, транспортных и других объектов экономики современной человеческой цивилизации приводит к необходимости создания крупнейших астрономических обсерваторий в высокогорных районах, которые максимально отдалены от объектов экономики человеческой цивилизации. В этих местах соблюдаются специальные правила по ограничению уличного освещения, минимальному движению транспорта ночью, строительству жилых домов и транспортной инфраструктуры. Похожие правила действуют в специальных охранных зонах старейших обсерваторий, которые расположены вблизи крупных городов. К примеру, в 1945 году в радиусе 3 км вокруг Пулковской обсерватории вблизи Санкт-Петербурга была организована защитная парковая зона, в которой было запрещено крупное жилищное или промышленное производство. В последние годы участились попытки организации строительства жилых зданий в этой защитной зоне в связи с высокой стоимостью земли вблизи одного из крупнейших мегаполисов России. Похожая ситуация наблюдается вокруг астрономических обсерваторий в Крыму, которые находятся в регионе крайне привлекательном для туризма.

На изображении от NASA хорошо видно, что наиболее сильно освещены районы Западной Европы, восточной части континентальной части США, Японии, прибрежной части Китая, Ближнего Востока, Индонезии, Индии, южного побережья Бразилии. С другой стороны минимальное количество искусственного света характерно для полярных областей (особенно Антарктиды и Гренландии), районов Мирового океана, бассейнов тропических рек Амазонка и Конго, высокогорного Тибетского плато, пустынных районов северной Африки, центральной части Австралии, северных районов Сибири и Дальнего Востока.

В июне 2016 года в журнале Science было опубликовано подробное исследование по теме светового загрязнения различных регионов нашей планеты (“The new world atlas of artificial night sky brightness“). Исследование показало, что более 80% жителей планеты и более 99% жителей США и Европы живут в условиях сильного светового загрязнения. Больше трети жителей планеты лишены возможности наблюдать Млечный Путь, среди них 60% европейцев и почти 80% североамериканцев. Экстремальное световое загрязнение характерно для 23% земной поверхности между 75 градусами северной широты и 60 градусами южной широты, а также для 88% поверхности Европы и почти половины поверхности США. Кроме того в исследование отмечается, что энергосберегающие технологии по переводу уличного освещения с ламп накаливания на светодиодные лампы приведет к росту светового загрязнения примерно в 2.5 раза. Это связано с тем, что максимум светового излучения светодиодных ламп с эффективной температурой в 4 тысячи Кельвинов приходится на синие лучи, где сетчатка человеческого глаза обладает максимальной светочувствительностью.

Согласно исследованию максимальное световое загрязнение наблюдается в дельте Нила в районе Каира. Это обусловлено чрезвычайно высокой плотностью населения египетского мегаполиса: 20 миллионов жителей Каира живут на площади в половину тысячи квадратных километров. Это означает среднюю плотность населения в 40 тысяч человек на квадратный километр, что примерно в 10 раз больше средней плотности населения в Москве. В некоторых районах Каира средняя плотность населения превышает 100 тысяч человек на квадратный километр. Другие области с максимальной засветкой находятся в областях городских агломераций Бонн-Дортмунд (вблизи границы между Германией, Бельгией и Нидерландами), на Паданской равнине в северной Италии, между городами США Бостон и Вашингтон, вокруг английских городов Лондон, Ливерпуль и Лидс, а также в районе азиатских мегаполисов Пекин и Гонконг. Для жителей Парижа необходимо проехать как минимум 900 км до Корсики, центральной Шотландии или провинции Куэнка в Испании, чтобы увидеть темное небо (уровень светового загрязнения меньше 8% от естественного освещения). А чтобы жителю Швейцарии увидеть чрезвычайно темное небо (уровень светового загрязнения меньше 1% от естественного освещения), то ему придется преодолеть уже более 1360 км до северо-западной части Шотландии, Алжира или Украины.

Максимальная степень отсутствия темного неба характерна для 100% территории Сингапура, 98% территории Кувейта, 93% Объединенных Арабских Эмиратов (ОАЭ), 83% Саудовской Аравии, 66% Южной Кореи, 61% Израиля, 58% Аргентины, 53% Ливии и 50% Тринидад и Тобаго. Возможность наблюдать Млечный Путь отсутствует у всех жителей небольших государств Сингапур, Сан-Марино, Кувейт, Катар и Мальта, а также у 99%, 98% и 97% жителей ОАЭ, Израиля и Египта соответственно. Странами с наибольшей долей территории, где отсутствует возможность наблюдать Млечный Путь, являются Сингапур и Сан-Марино (по 100%), Мальта (89%), Западный берег (61%), Катар (55%), Бельгия и Кувейт (по 51%), Тринидад и Тобаго, Нидерланды (по 43%) и Израиль (42%).

С другой стороны минимальным световым загрязнением отличаются Гренландия (лишь 0.12% её территории обладает засвеченным небом), Центральноафриканская Республика (ЦАР) (0.29%), тихоокеанская территория Ниуэ (0.45%), Сомали (1.2%) и Мавритания (1.4%).

Несмотря на продолжающийся рост мировой экономики вместе с увеличением энергопотребления наблюдается и рост астрономической образованности населения. Ярким примером этого стала ежегодная международная акция “Час Земли” по выключению света большинством населения в последнюю субботу марта. Первоначально эта акция была задумана Всемирным фондом дикой природы (WWF), как попытка популяризации энергосбережения и снижения выбросов парниковых газов (борьба с глобальным потепление). Однако вместе с тем приобрел популярность и астрономический аспект акции - стремление сделать небо мегаполисов более приспособленным для любительских наблюдений хотя бы на непродолжительное время. Впервые акция была осуществлена в Австралии в 2007 году, а уже в следующем году она получила распространение во всём мире. С каждым годом в акции принимает всё большее число участников. Если в 2007 году в акции участвовало 400 городов 35 стран мира, то в 2017 году участвовали уже более 7 тысяч городов 187 стран мира.

Вместе с тем можно отметить минусы акции, которые заключаются в повышенном риске аварий в энергосистемах мира по причине резкого одновременного выключения и включения огромного количества электроприборов. Кроме того статистика говорит о сильной корреляции отсутствия уличного освещения с ростом травматизма, уличной преступности и другими чрезвычайными происшествиями.

Почему не видно звезд на снимках с МКС?

На снимке хорошо видны огни Москвы, зеленоватое свечение полярного сияния на горизонте, и отсутствие звезд на небе. Огромная разница между яркостью Солнца и даже наиболее яркими звездами приводит к невозможности наблюдения звезд не только на дневном небе с поверхности Земли, но и из космоса. Этот факт хорошо показывает, насколько велика роль “светового загрязнения” от Солнца по сравнению с влиянием земной атмосферы на астрономические наблюдения. Тем не менее, факт отсутствия звезд на снимках неба при пилотируемых полетах к Луне стал одним из ключевых “доказательств” конспирологической теории об отсутствии полетов астронавтов NASA на Луну.

Почему не видно звезд на снимках Луны?

Если разница между видимой светимостью Солнца и ярчайшей звезды - Сириус на земном небе составляет около 25 звездных величин или 10 миллиардов раз, то разница между видимой светимостью полной Луны и яркостью Сириуса уменьшается до 11 звездных величин или примерно в 10 тысяч раз.

В связи с этим наличие полной Луны не приводит к исчезновению звезд на всём ночном небе, а лишь затрудняет их видимость вблизи лунного диска. Тем не менее, одним из первых способов измерения диаметра звезд стало измерение длительности покрытия лунным диском ярких звезд зодиакальных созвездий. Естественно такие наблюдения стремятся проводить при минимальной фазе Луны. Похожая проблема обнаружения тусклых источников вблизи яркого источника света существует при попытках сфотографировать планеты у близких звезд (видимая яркость аналога Юпитера у близких звезд за счет отраженного света составляет примерно 24 звездных величин, а у аналога Земли лишь около 30 звездных величин). В связи с этим пока астрономам удается сфотографировать лишь молодые массивные планеты при наблюдениях в инфракрасном диапазоне: молодые планеты сильно разогреты после процесса планетообразования. Поэтому, чтобы научиться обнаруживать экзопланеты у близких звезд, для космических телескопов разрабатываются две технологии: коронография и нуль-интерферометрия. По первой из технологий яркий источник закрывается затменнным диском (искусственное затмение), по второй технологии свет яркого источника “обнуляется” с помощью специальных методик интерференции волн. Ярким примером первой технологии стала , которая с 1995 года из первой точки либрации занимается мониторингом солнечной активности. На снимках 17-градусной коронографической камеры этой космической обсерватории видны звезды до 6 звездной величины (разница в 30 звездных величин или в триллион раз).