Небето през телескоп

Небесната сфера

Звездите изглеждат закачени на огромна сфера около нас. Хоризонталните координати — височина над хоризонта и азимут (от север към изток) — зависят от мястото и от часа. Екваториалните — ректасцензия и деклинация — се връзват със звездите и не се менят.

Небето се върти, защото се върти Земята. Звездното денонощие е 23 часа 56 минути 4 секунди, с около 3 минути и 56 секунди по-късо от слънчевото. Затова звездите изгряват всеки ден с около 4 минути по-рано, а за месец небето се измества с около 2 часа.

Височината на небесния полюс е равна на географската ширина: в София 42,7°. Затова Полярната звезда е на около 43° над хоризонта, а не в зенита. Звезда с деклинация над 90° − 42,7° = 47,3° никога не залязва; под минус 47,3° никога не изгрява. Височината в горна кулминация е 90° − 42,7° + деклинацията.

Телескопът

Телескопът прави три различни неща. Увеличението е фокусното разстояние на обектива, разделено на това на окуляра. Проникващата способност е колко пъти повече светлина събира обективът от окото: (D : 7 mm)², защото светлината се събира от площта. Разделителната способност е най-малкият ъгъл, на който две звезди се виждат поотделно: θ = 1,22 · λ : D.

Голямото увеличение не помага на малкия обектив: над два пъти диаметъра в милиметри образът е по-голям, но не по-ясен — празно увеличение. Двойка звезди се разделя, ако е над разделителната способност на телескопа и увеличена над 60 ъглови секунди (окото).

Затова радиотелескопите имат огромни чинии: дължината на вълната им е стотици хиляди пъти по-голяма от на светлината. Чиния от 100 m на 21 cm вижда само 528 ъглови секунди. От Земята атмосферата не позволява по-добре от около 1 ъглова секунда; космическите телескопи нямат това ограничение.

Паралаксът и парсекът

Снимай близка звезда два пъти през шест месеца: тя се отмества спрямо далечните, защото гледаме от две противоположни места на орбитата на Земята. Половината от ъгъла е годишният паралакс p. Разстоянието е d = 1 : p (p в ъглови секунди, d в парсеци).

Парсекът е около 3,26 светлинни години. Паралакс 0,1 ъглови секунди е 10 парсека; два пъти по-малък паралакс значи два пъти по-далеч. Най-близката звезда, Проксима Кентавър, има паралакс 0,77 ъглови секунди и е на 1,30 парсека.

Отместването е толкова малко, че когато грешката на уреда стане колкото паралакса, разстоянието не може да се определи. Затова до Бетелгейзе (паралакс около 0,006 ъглови секунди) разстоянието е несигурно и са нужни космически телескопи.

Спектър, светимост и съдба

Максимумът на спектъра показва температурата (закон на Вин: λ = b : T), а цветът и класът — O, B, A, F, G, K, M — са по температурата. От измерения поток F и разстоянието от паралакса се намира светимостта: L = 4π · d² · F. Температурата и светимостта поставят звездата върху диаграмата „спектър – светимост“.

• Под около 8 маси на Слънцето: бяло джудже (и Слънцето, и Сириус).
• От около 8 до около 25: свръхнова и неутронна звезда.
• Над около 25: свръхнова и черна дупка.

Променливите звезди имат светлинни криви: затъмнително двойната Алгол пада до 30 процента за около 10 часа на всеки 2,87 денонощия, а пулсиращата Делта от Цефей расте бързо и спада бавно на всеки 5,37 денонощия.

Какво опростихме

Без рефракция и без височина на мястото; координатите са за 2000 година; Слънцето се движи по еклиптиката равномерно. Проникващата способност е само отношение на площите. Паралаксът се мери спрямо неподвижни звезди, а мащабът на снимката е увеличен хиляди пъти. Светлинните криви имат условна форма при реални периоди и дълбочини.

Безопасност

Никога не насочвай телескоп или бинокъл към Слънцето без слънчев филтър пред обектива: увреждането на зрението е необратимо. Наблюдавай нощем навън с възрастен и на безопасно място. Бетелгейзе може да избухне през следващите 100 000 години, но за Земята няма опасност.