Спектральная классификация звезд: зависимость цвета и температуры. Почему звёзды разного цвета? Самые горячие звезды светятся каким цветом

В ясную ночь, присмотревшись, можно увидеть на небе мириады разноцветных звезд. Задумывались ли вы, от чего зависит оттенок их мерцания, и какие бывают цвета небесных светил?

Цвет звезды определяется температурой ее поверхности . Россыпь светил, словно драгоценные камни, имеет бесконечно разнообразные оттенки, словно волшебная палитра художника. Чем горячее объект, тем энергия излучения с его поверхности выше, а значит, короче длина испускаемых волн.

Даже незначительная разница в длине волны меняет воспринимаемый человеческим глазом цвет. Самые длинные волны имеют красный оттенок, с увеличением температуры он меняется на оранжевый, желтый, переходит в белый, а затем становится бело-синим.

Газовая оболочка светил выполняет функции идеального излучателя. По цвету звезды можно вычислить ее возраст и температуру поверхности. Конечно, оттенок при этом определяется не «на глаз», а с помощью специального инструмента - спектрографа.

Изучение спектра звезд - фундамент астрофизики нашего времени. То, какие бывают цвета небесных светил, является чаще всего единственной доступной для нас информацией о них.

Голубые звезды

Звезды голубого цвета - самые большие и горячие. Температура их внешних слоев составляет, в среднем, 10000 по Кельвину, а может достигать и 40000 для отдельных звездных гигантов.

В этом диапазоне излучают новые звезды, только начинающие свой «жизненный путь». Например, Ригель , одна из двух главных светил созвездия Ориона, голубовато-белая.

Желтые звезды

Центр нашей планетной системы - Солнце - имеет температуру поверхности, превосходящую 6000 по Кельвину. Из космоса оно и подобные ему светила выглядят ослепительно белыми, хотя с Земли кажутся, скорее, желтыми. Золотые звезды имеют средний возраст.

Из других известных нам светил белой звездой является и Сириус , хотя на глаз его цвет определить довольно сложно. Это происходит потому, что он занимает низкое положение над горизонтом, и по пути к нам его излучение сильно искажается за счет многократного преломления. В средних широтах Сириус, часто мерцая, способен всего за полсекунды продемонстрировать весь цветовой спектр!

Красные звезды

Темный красноватый оттенок имеют звезды с низкой температурой , например, красные карлики, масса которых составляет менее 7,5% от веса Солнца. Их температура ниже 3500 по Кельвину, и хотя их свечение представляет собой богатый перелив множества цветов и оттенков, мы видим его красным.

Гигантские светила, чье водородное топливо закончилось, также выглядят красными или даже коричневыми. В целом, в этом диапазоне спектра находится излучение старых и остывающих звезд.

Отчетливый красный оттенок имеет вторая из главных звезд созвездия Ориона, Бетельгейзе , а чуть правее и выше ее располагается на карте неба Альдебаран , имеющий оранжевый цвет.

Старейшая красная звезда из ныне существующих - HE 1523-0901 из созвездия Весов - гигантское светило второго поколения, найденное на окраинах нашей галактики на удалении в 7500 световых лет от Солнца. Ее возможный возраст составляет около 13,2 миллиарда лет, что не намного меньше предполагаемого возраста Вселенной.

Звезды принадлежат к горячейшим объектам Вселенной. Именно высокая температура нашего Солнца сделала возможной на Земле. Но причина такого сильного нагрева звезд долгое время оставалась неизвестной людям.

Разгадка секрета высокой температуры звезды лежит внутри нее. Имеется в виду не только состав светила - в буквальном смысле весь накал звезды исходит изнутри. - это горячее сердце звезды, в котором происходит термоядерная реакция синтеза, самая мощная из ядерных реакций. Этот процесс является источником энергии для всего светила - тепло из центра поднимается наружу, а затем и в открытый космос.

Поэтому температура звезды сильно различается в зависимости от места измерения. К примеру, температура в центре ядра нашего достигает 15 миллионов градусов Цельсия - а уже на поверхности, в фотосфере, жар спадает до 5 тысяч градусов.

Почему температура звезды такая разная?

Первичное объединение атомов водорода - первый шаг процесса ядерного синтеза

Действительно, отличия в нагреве ядра звезды и ее поверхности удивляют. Если бы вся энергия ядра Солнца распределится по звезде равномерно, температура поверхности нашего светила составит несколько миллионов градусов по Цельсию! Не менее поразительные отличия в температуре между звездами разных спектральных классов.

Все дело в том, что температуру звезды определяют два главных фактора: уровень ядром и площадь излучающей поверхности. Рассмотрим их подробнее.

Излучение энергии ядром

Хотя ядро накаляется до 15 миллионов градусов, не вся эта энергия передается соседним слоям. Излучается только то тепло, которое было получено от термоядерной реакции. Энергия , несмотря на свою мощь, остается в пределах ядра. Соответственно, температуру верхних слоев звезды определяет только сила термоядерных реакций в ядре.

Различия тут могут быть качественные и количественные. Если ядро достаточно большое, в нем «сгорает» больше водорода. Этим путем энергию получают молодые и зрелые звезды размеров Солнца, а также голубые гиганты и сверхгиганты. Массивные звезды вроде красных гигантов тратят в ядерной «топке» не только водород, но и гелий, или даже углерод и кислород.

Процессы синтеза с ядрами тяжелых элементов дает намного больше энергии. В рамках термоядерной реакции синтеза, энергия получается за счет избыточной массы соединяющихся атомов. Во время , которая происходит внутри Солнца, 6 ядер водорода с атомной массой 1 объединяются в одно ядро гелия с массой 4- грубо говоря, 2 лишних ядра водорода переходят в энергию. А когда «горит» углерод, сталкиваются ядра с массой уже 12 - соответственно, выход энергии куда больше.

Площадь излучающей поверхности

Однако звезды не только генерируют энергию, но и тратят ее. Следовательно, чем больше энергии звезда отдает, тем меньше ее температура. А количество отдаваемой энергии первоочередно определяет площадь излучаемой поверхности.

Истинность этого правила можно проверить даже в быту - белье сохнет быстрее, если его развесить пошире на веревке. А поверхность звезды расширяет ее ядро. Чем оно плотнее, тем выше его температура - и при достижении определенной планке, от накала зажигается водород вне звездного ядра.

Звезды разного цвета

Наше Солнце - бледно-желтая звезда. Вообще цвет звезд - потрясающе разнообразная палитра красок. Одно из созвездий так и называется «Шкатулка с драгоценностями». По черному бархату ночного неба рассыпаны сапфирные, голубые звезды. Между ними, в середине созвездия, находится яркая оранжевая звезда.

Различия в цвете звезд

Различия в цвете звезд объясняются тем, что звезды имеют разную температуру. Вот отчего это происходит. Свет - это волновое излучение. Расстояние между гребнями одной волны называется ее длиной. Волны света очень коротки. Насколько? Попробуйте разделить дюйм на 250000 равных частей (1 дюйм равен 2,54 сантиметра). Несколько таких частей составят длину световой волны.

Несмотря на столь ничтожную длину световой волны, малейшая разница между размерами световых волн резко меняет цвет картинки, которую мы наблюдаем. Это происходит от того, что световые волны различной длины воспринимаются нами как разные цвета. Например, длина волны красного цвета в полтора раза больше, чем длина волны синего. Белый цвет - это луч, состоящий из фотонов световых волн различной длины, то есть из лучей разного цвета.

Материалы по теме:

Цвет пламени

Из повседневного опыта нам известно, что цвет тел зависит от их температуры. Положите в огонь железную кочергу. Нагреваясь, она сначала приобретает красный цвет. Затем она покраснеет еще больше. Если бы кочергу можно было нагреть еще сильнее, не расплавив ее, то из красной она превратилась бы в оранжевую, потом в желтую, потом в белую и наконец, в сине-белую.

Солнце - желтая звезда. Температура на его поверхности 5 500 градусов Цельсия. Температура на поверхности самой горячей голубой звезды превышает 33000 градусов.

Физические законы цвета и температуры

Ученые сформулировали физические законы, которые связывают цвет и температуру. Чем горячее тело, тем больше энергия излучения с его поверхности и тем короче длина излучаемых волн. Синий цвет имеет более короткую волну, чем красный. Поэтому если тело излучает в синем диапазоне волн, то оно горячее, чем тело, излучающее красный свет. Атомы раскаленных газов звезд излучают частицы, называемые фотонами. Чем горячее газ, тем выше энергия фотонов и тем короче их волна.

Любая звезда - желтая, голубая или красная - представляет собой раскаленный газовый шар. Современная классификация светил основывается на нескольких параметрах. К ним относится температура поверхности, размер и яркость. Цвет звезды, видимый ясной ночью, зависит главным образом от первого параметра. Самые горячие светила голубые или даже синие, самые холодные — красные. Желтые звезды, примеры которых названы ниже, занимают среднее положение по шкале температуры. В число этих светил входит и Солнце.

Различия

Тела, нагретые до разных температур, излучают свет с неодинаковой длинной волны. От этого параметра и зависит определяемый глазом человека цвет. Чем короче длина волны, тем горячее тело и тем ближе его цвет к белому и голубому. Справедливо это и для звезд.

Красные светила самые холодные. Температура их поверхности достигает лишь 3 тысяч градусов. Звезда желтая, как наше Солнце, уже горячее. Ее фотосфера нагревается до 6000º. Белые светила раскалены еще сильнее — от 10 до 20 тысяч градусов. И, наконец, голубые звезды являются самыми горячими. Температура их поверхности достигает от 30 до 100 тысяч градусов.

Общие характеристики

Особенности желтого карлика

Небольшие по размерам светила характеризуются внушительной продолжительностью жизни. этого параметра — 10 млрд лет. Солнце сейчас располагается примерно на середине жизненного цикла, то есть до схода с Главной последовательности и превращения в красного гиганта ему осталось около 5 миллиардов лет.

Звезда, желтая и относящаяся к типу «карлики», имеет размеры, сходные с солнечными. Источник энергии таких светил — синтез гелия из водорода. На следующую стадию эволюцию они переходят после того, как в ядре заканчивается водород и начинается горения гелия.

Помимо Солнца к желтым карликам относится А, Альфа Северной Короны, Мю Волопаса, Тау Кита и другие светила.

Желтые субгиганты

Звезды, похожие на Солнце, после исчерпания водородного топлива, начинают изменяться. Когда в ядре загорится гелий светило расширится и превратится в Однако эта стадия наступает не сразу. Сначала гореть начинают внешние слои. Звезда уже сошла с Главной последовательности, но еще не расширилась — она находится на стадии субгиганта. Масса такого светила обычно варьируется от 1 до 5

Стадию желтого субгиганта могут проходить и более внушительные по размерам звезды. Однако для них эта стадия меньше выражена. Самый известный субгигант на сегодня — это Процион (Альфа Малого Пса).

Настоящая редкость

Желтые звезды, названия которых приводились выше, относятся к довольно распространенным во Вселенной типам. Иначе дела обстоят с гипергигантами. Это настоящие исполины, считающиеся самыми тяжелыми, яркими и крупными и одновременно обладающими самой короткой продолжительностью жизни. Большинство известных гипергигантов относятся к ярким голубым переменным, однако встречаются среди них белые, желтые звезды и даже красные.

В число таких редких космических тел относится, например, Ро Кассиопеи. Это желтый гипергигант, по светимости в 550 тысяч раз опережающий Солнце. От нашей планеты она удалена на 12 000 В ясную ночь ее можно увидеть невооруженным глазом (видимый блеск — 4,52m).

Сверхгиганты

Гипергиганты — частный случай сверхгигантов. В число последних также входят желтые звезды. Они, по мнению астрономов, являются переходной стадией эволюции светил от голубого к красному сверхгиганту. Тем не менее в стадии желтого сверхгиганта звезда может просуществовать достаточно долго. Как правило, на этом этапе эволюции светила не погибают. За все время изучения космического пространства было зафиксировано только две сверхновых, порожденных желтыми сверхгигантами.

К таким светилам относят Канопус (Альфа Киля), Растабан (Бета Дракона), Бету Водолея и некоторые другие объекты.

Как видно, каждая звезда, желтая подобно Солнцу, обладает специфическими характеристиками. Однако у всех есть и нечто общее — это цвет, являющийся результатом нагрева фотосферы до определенных температур. Помимо названных, к подобным светилам относят Эпсилон Щита и Бету Ворона (яркие гиганты), Дельту Южного Треугольника и Бету Жирафа (сверхгиганты), Капеллу и Виндемиатрикс (гиганты) и еще множество космических тел. Нужно заметить, что цвет, обозначаемый в классификации объекта, не всегда совпадает с видимым. Происходит это потому, что истинный оттенок света искажается из-за газа и пыли, а также после прохождения через атмосферу. Для определения цвета астрофизики используют аппарат спектрограф: он дает значительно более точную информацию, чем человеческий глаз. Именно благодаря ему ученые могут различить голубые, желтые и красные звезды, удаленные от нас на огромные расстояния.

какого цвета звёзды? и почему?

Звезды бывают всех цветов радуги. Потому что у них разная температура и состав.
http://www.pockocmoc.ru/color.php
Звезды имеют самые разные цвета. У Арктура желто-оранжевый оттенок, Ригель бело-голубой, Антарес ярко-красный. Доминирующий цвет в спектре звезды зависит от температуры ее поверхности. Газовая оболочка звезды ведет себя почти как идеальный излучатель (абсолютно черное тело) и вполне подчиняется классическим законам излучения М. Планка (18581947), Й. Стефана (18351893) и В. Вина (18641928), связывающим температуру тела и характер его излучения. Закон Планка описывает распределение энергии в спектре тела. Он указывает, что с ростом температуры повышается полный поток излучения, а максимум в спектре сдвигается в сторону коротких волн. Длина волны (в сантиметрах) , на которую приходится максимум излучения, определяется законом Вина: lmax = 0,29/T. Именно этот закон объясняет красный цвет Антареса (T = 3500 K) и голубоватый цвет Ригеля (T = 18000 К) .
ГАРВАРДСКАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

Спектральный классЭффективная температура, КЦвет
O———————————————2600035000 ——————Голубой
В ———————————————1200025000 ———-Бело-голубой
А ————————————————800011000 ———————Белый
F ————————————————-62007900 ———-Желто-белый
G ————————————————50006100 ——————-Желтый
К ————————————————-35004900 ————-Оранжевый
М ————————————————26003400 ——————Красный
Наше солнце — бледно-желтая звезда. А вообще звезды имеют самые разнообразные цвета и их оттенки. Различия в цвете звезд объясняется тем, что они имеют различную температуру. И вот почему это происходит. Свет, как известно, — это волновое излучение, длина волны которого очень мала. Если же хотя бы чуть-чуть изменить длину этого света, то резко изменится цвет картинки, которую мы наблюдаем. Например, длина волны красного цвета в полтора раза больше длины волны синего цвета.
Скопление разноцветных звезд

Ученые сформулировали физические законы, которые связывают цвет и температуру. Чем горячее тело, тем больше энергия излучения с его поверхности и тем короче длина излучаемых волн. Поэтому если тело излучает в синем диапазоне волн, то оно горячее, чем тело, излучающее красный цвет.
Атомы раскаленных газов звезд излучают фотоны. Чем горячее газ, тем выше энергия фотонов и тем короче их волна. Поэтому самые горячие новые звезды излучают в сине-белом диапазоне. По мере расходования своего ядерного топлива звезды остывают. Поэтому старые, остывающие звезды излучают в красном диапазоне спектра. Звезды среднего возраста, такие, как Солнце, излучают в желтом диапазоне.
Наше Солнце удалено от нас относительно недалеко, и поэтому мы ясно видим его цвет. Другие же звезды удалены от нас так далеко, что мы даже с помощью мощных телескопов не можем с уверенностью сказать, какого они цвета. Для выяснения этого вопроса ученые используют спектрограф — прибор для выявления спектрального состава звездного света.
От температуры зависит Самые горячие белого и голубого цветов самые холодные красного но и то у них температура выше любого расплавленного металла
солнце же белое?
Ощущение цвета чисто субъективное, оно зависит от реакции сетчатки глаза наблюдателя.
на небе? знаю, что есть и голубые, и жлтые, и белые. вот наше Солнце — желтый карлик)))
Звзды бывают разных цветов. Голубые имеют большую температуру чем красные и большую энергию излучения с его поверхности. Также они бывают белые, жлтые и оранжевые, и почти все состоят из водорода.
Звзды бывают самых разных цветов, практически все цвета радуги (например: Солнце наше — желтое, Ригель — бело- голубой, Антарес- красный и т. д.)
Различия в цвете звезд объясняется тем, что они имеют различную температуру. И вот почему это происходит. Свет, как известно, — это волновое излучение, длина волны которого очень мала. Если же хотя бы чуть-чуть изменить длину этого света, то резко изменится цвет картинки, которую мы наблюдаем. Например, длина волны красного цвета в полтора раза больше длины волны синего цвета.

Как известно, нагреваемый металл при увеличении температуры сначала начинает светиться красным светом, потом желтым и, наконец, белым. Похожим образом светят и звезды. Красные — самые холодные, а белые (или даже голубые!) — самые горячие. Вновь вспыхнувшая звезда будет иметь цвет, соответствующий выделяемой в ее сердцевине энергии, а интенсивность этого выделения, в свою очередь, зависит от массы звезды. Следовательно, все нормальные звезды тем холоднее, чем они более красны, если так можно выразится. «Тяжелые» звезды — горячие и белые, а «легкие», немассивные — красные и относительно холодные. Температуры самых горячих и самых холодных звезд мы уже называли (см. выше) . Теперь мы знаем, что самые высокие температуры соответствуют голубым звездам, самые низкие — красным. Уточним, что в этом абзаце шла речь о температурах видимых поверхностей звезд, ведь в центре звезд (в их ядрах) температура гораздо выше, но и она наиболее велика в массивных голубых звездах.

Спектр звезды и ее температура тесно связаны с показателем цвета, т. е. с отношением яркостей звезды в желтом и голубом диапазонах спектра. Закон Планка, описывающий распределение энергии в спектре, дает выражение для показателя цвета: C.I. = 7200/T 0,64. У холодных звезд показатель цвета выше, чем у горячих, т. е. холодные звезды относительно ярче в желтых лучах, чем в голубых. Горячие (голубые) звезды выглядят более яркими на обычных фотопластинках, а холодные звезды выглядят ярче для глаза и особых фотоэмульсий, чувствительных к желтым лучам.
Ученые сформулировали физические законы, которые связывают цвет и температуру. Чем горячее тело, тем больше энергия излучения с его поверхности и тем короче длина излучаемых волн. Поэтому если тело излучает в синем диапазоне волн, то оно горячее, чем тело, излучающее красный цвет.
Атомы раскаленных газов звезд излучают фотоны. Чем горячее газ, тем выше энергия фотонов и тем короче их волна. Поэтому самые горячие новые звезды излучают в сине-белом диапазоне. По мере расходования своего ядерного топлива звезды остывают. Поэтому старые, остывающие звезды излучают в красном диапазоне спектра. Звезды среднего возраста, такие, как Солнце, излучают в желтом диапазоне.
Наше Солнце удалено от нас относительно недалеко, и поэтому мы ясно видим его цвет. Другие же звезды удалены от нас так далеко, что мы даже с помощью мощных телескопов не можем с уверенностью сказать, какого они цвета. Для выяснения этого вопроса ученые используют спектрограф — прибор для выявления спектрального состава звездного света.
ГАРВАРДСКАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ дает зависимость от температуры цвета звезды, например: 35004900 — оранжевый, 800011000 белый, 2600035000 голубой и т. д. http://www.pockocmoc.ru/color.php

И ещ важный факт: зависимость цвета свечения звезды от массы.
Более массивные нормальные звезды имеют большие температуры поверхности и недр. Они же быстрее сжигают свое ядерное горючее — водород, из которого, в основном, состоят почти все звезды. О том, какая же из двух нормальных звезд массивнее можно судить по ее цвету: голубые тяжелее белых, белые — желтых, желтые — оранжевых, оранжевые — красных.