Каким термином в астрономии обозначается освещенность в чем она измеряется
Блеск, яркость и светимость в астрономии. В чем отличие?
Астрономия — это наука, и как всякая наука, она имеет свою особую терминологию, или, говоря проще, жаргон. Сторонним людям этот жаргон кажется просто бессмысленным набором фраз, а иногда вызывает улыбку. Вот, например, понятия «блеск звезды», «светимость звезды», «яркость звезды». В принципе понятно, что речь идет о том, насколько звезда яркая или тусклая. Но для чего ввели три разных термина? Или это просто синонимы, а фразы означают одно и то же? Давайте разбираться.
Что такое блеск звезды?
Начнем с блеска. Все вы не раз читали фразы вроде «блеск звезды равен…» или «звезда превосходит по блеску планету Сатурн». Звучит немного странно, не правда ли? Блестеть может начищенный пятак, медный таз на солнце, пуговицы на гимнастерке. В конце концов, могут блестеть глаза. Но звезда? Кажется, что во фразе блеск звезды есть что-то нелепое и слегка архаичное.
На самом деле термин блеск звезды — не устаревшее выражение, а самый что ни есть актуальный, современный термин. Под блеском астрономы подразумевают освещенность, которую создает небесный объект (например, звезда) на плоскости, перпендикулярной лучу зрения.
Слишком мудрено? Можно проще: чем выше блеск звезды, тем сильнее освещает она наши глаза, тем лучше мы ее видим! Звезды высокого блеска видны ночью хорошо, мы говорим про них с восхищением: «Какие яркие звезды!» Звезды, чей блеск мал, видны плохо, или вовсе не видны без телескопа. Мы говорим, что эти звезды тусклые.
Как астрономы измеряют блеск звезд?
Раз понятие блеска в астрономии имеет строгое научное определение, значит блеск можно измерить.
Помимо звездных величин, блеск небесных объектов можно измерять и в традиционных физических величинах, например, в люксах. Связь между звездной величиной и люксом следующая:
Яркость звезд
Выше я написал, что про звезды высокого блеска мы говорим, что эти звезды яркие. Значит ли это, что термины блеск и яркость небесного светила имеют один и тот же смысл?
Нет! Яркость — это количество света, приходящее с единицы площади объекта. Поэтому термин яркость применим только к протяженным объектам — Солнцу, Луне, планетам (уже в небольшой телескоп у них видны диски!), кометам, туманностям. А к точечным звездам или не имеющим ширины метеорам термин яркость уже не применим, ведь у них нет площади! Зато применим термин блеск, ведь он характеризует освещенность, которую создают любые небесные тела, хоть туманности, хоть звезды.
Почему же звезды называют яркими? Это просто анахронизм, общеупотребительное выражение, доставшееся нам с прошлых времен, когда блеск астрономы называли интегральной яркостью небесных объектов, а то, что сейчас считается яркостью, — поверхностной яркостью.
Звездное небо и Млечный Путь летом. Фотография усеяна мириадами звезд, которые имеют разный блеск. В случае с Млечным Путем имеет смысл говорить о яркости отдельных его участков. Фото: James Neeley
Светимость звезд
Нам осталось разобраться с последним термином. Что такое светимость?
Светимость — это мощность излучения небесного тела. Другими словами, это полное количество света, которое испускает небесный объект, например, звезда, в единицу времени. Как и светимость обычной лампочки, светимость звезд измеряется в ваттах. Но числа при этом получаются гигантские, поэтому часто астрономы измеряют светимость звезд в светимостях Солнца, то есть сравнивают мощность излучения звезд с мощностью излучения нашей родной звезды.
Звезда Ригель (бета Ориона) и ее окрестности. Очевидно, что Ригель — самая яркая звезда на этом снимке. Тысячи звезд фона — гораздо более тусклые. Но количественно можно измерить только блеск этих звезд, не яркость! Поэтому астрономы говорят о звездах с большим и меньшим блеском. Фото: Fred Espenak
Но является ли Сириус при этом звездой большей светимости, чем Ригель?
Нет! Сириус светит в 25 раз мощнее Солнца, а Ригель — в 130 тысяч раз мощнее Солнца! Получается, Ригель имеет светимость в 4800 раз большую, чем Сириус! Почему же Сириус имеет на нашем небе бо́льший блеск? Все дело, конечно, в расстоянии до этих звезд. Сириус — одна из ближайших звезд к Земле. Расстояние до нее составляет всего лишь 8 световых лет. Ригель же находится более чем в сто раз дальше, на расстоянии в 860 световых лет от нас. И даже несмотря на это, блеск этих звезд различается не очень сильно! Можно только поражаться, насколько мощно светит Ригель!
Итак, подытожим. Если блеск звезды говорит нам о ее интенсивности на небе, то светимость — о реальной мощности излучения звезды. Блеск нам дан непосредственно, а чтобы вычислить светимость, мы должны знать расстояние до звезды. Термин «яркость» применим только для протяженных объектов, а вот звезд, метеоров, астероидов, коричневых карликов он не касается.
Освещенность
Освещённость — физическая величина, численно равная световому потоку, падающему на единицу поверхности:
Единицей измерения освещенности в системе СИ служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр), в СГС — фот (один фот равен 10 000 люксов). В отличие от освещённости, выражение количества света, отражённого поверхностью, называется яркостью.
Освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (Закон обратных квадратов).
Когда лучи света падают наклонно к освещаемой поверхности, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей.
Освещенность 
от точечного источника находят по формуле:
где 
— сила света в канделах; 
— расстояние до источника света; 
— угол падения лучей света относительно нормали к поверхности.
Освещённость в фототехнике определяют с помощью экспонометров и экспозиметров, в фотометрии — с помощью люксметров.
Примеры
| Описание | Освещённость, лк |
|---|---|
| Солнечными лучами в полдень | 100 000 |
| При киносъёмке в студии | 10 000 |
| На открытом месте в пасмурный день | 1000 |
| В светлой комнате вблизи окна | 100 |
| На рабочем столе для тонких работ | 400–500 |
| На экране кинотеатра | 85–120 |
| Необходимое для чтения | 30–50 |
| От полной луны | 0,2 |
| От ночного неба в безлунную ночь | 0,0003 |
Литература
Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.
Полезное
Смотреть что такое «Освещенность» в других словарях:
Освещенность Е, — Освещенность Е, лк отношение светового потока, падающего на рассматриваемый малый участок поверхности, к площади этого участка. Источник: ГОСТ 26602.4 99: Блоки оконные и дверные. Метод определения общего коэффициента пропускания света … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
освещенность — свет, осиянность, экспозиция, озаренность Словарь русских синонимов. освещенность сущ., кол во синонимов: 7 • озаренность (3) • освещённость (1) … Словарь синонимов
Освещенность — (E) отношение светового потока к площади освещаемой им поверхности; измеряется в люксах (лк). Источник: МУ 2.2.4.706 98/МУ ОТ РМ 01 98. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. Оценка освещения рабочих мест. Методические указания (утв … Официальная терминология
Освещенность — – освещенность в точке поверхности, одна из световых величин, равная отношению светового потока излучения, падающего на малый элемент поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этой поверхности (иначе, освещенность – поверхностная… … Энциклопедический словарь СМИ
ОСВЕЩЕННОСТЬ — величина светового потока, падающего на единицу поверхности, измеряется в люксах … Большой Энциклопедический словарь
Освещенность — количественная мера светового потока, падающий на единицу освещаемой поверхности, выражающаяся в люксах и фотах и измеряемая люксметром … Психологический словарь
Освещенность — поверхностная плотность светового потока, падающего на растения разных ярусов биоценоза. Измеряется лкжсо метрами и выражается в люксах. Экологический словарь. Алма Ата: «Наука». Б.А. Быков. 1983 … Экологический словарь
ОСВЕЩЕННОСТЬ — величина, равная отношению светового потока, падающего на поверхность, к площади освещаемой поверхности. Единица О. в СИ люкс (лк). Внесистемная единица О. фот (ф): 1 ф = 104 лк … Российская энциклопедия по охране труда
ОСВЕЩЕННОСТЬ — (англ. illuminance) световой поток, падающий на единицу освещаемой поверхности. О. измеряется люксметром. Основные единицы О. люкс и фот. О. поверхности прямо зависит от яркости источника света; обратно от квадрата расстояния между поверхностью и … Большая психологическая энциклопедия
освещенность — 3.2 освещенность : Отношение светового потока, падающего на элемент поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этого элемента, лк. Источник: ГОСТ 26824 2010: Здания и сооружения. Методы измерения яркости оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Освещенность
Смотреть что такое «Освещенность» в других словарях:
Освещенность Е, — Освещенность Е, лк отношение светового потока, падающего на рассматриваемый малый участок поверхности, к площади этого участка. Источник: ГОСТ 26602.4 99: Блоки оконные и дверные. Метод определения общего коэффициента пропускания света … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
освещенность — свет, осиянность, экспозиция, озаренность Словарь русских синонимов. освещенность сущ., кол во синонимов: 7 • озаренность (3) • освещённость (1) … Словарь синонимов
Освещенность — (E) отношение светового потока к площади освещаемой им поверхности; измеряется в люксах (лк). Источник: МУ 2.2.4.706 98/МУ ОТ РМ 01 98. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. Оценка освещения рабочих мест. Методические указания (утв … Официальная терминология
Освещенность — – освещенность в точке поверхности, одна из световых величин, равная отношению светового потока излучения, падающего на малый элемент поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этой поверхности (иначе, освещенность – поверхностная… … Энциклопедический словарь СМИ
ОСВЕЩЕННОСТЬ — величина светового потока, падающего на единицу поверхности, измеряется в люксах … Большой Энциклопедический словарь
Освещенность — количественная мера светового потока, падающий на единицу освещаемой поверхности, выражающаяся в люксах и фотах и измеряемая люксметром … Психологический словарь
Освещенность — поверхностная плотность светового потока, падающего на растения разных ярусов биоценоза. Измеряется лкжсо метрами и выражается в люксах. Экологический словарь. Алма Ата: «Наука». Б.А. Быков. 1983 … Экологический словарь
ОСВЕЩЕННОСТЬ — величина, равная отношению светового потока, падающего на поверхность, к площади освещаемой поверхности. Единица О. в СИ люкс (лк). Внесистемная единица О. фот (ф): 1 ф = 104 лк … Российская энциклопедия по охране труда
ОСВЕЩЕННОСТЬ — (англ. illuminance) световой поток, падающий на единицу освещаемой поверхности. О. измеряется люксметром. Основные единицы О. люкс и фот. О. поверхности прямо зависит от яркости источника света; обратно от квадрата расстояния между поверхностью и … Большая психологическая энциклопедия
освещенность — 3.2 освещенность : Отношение светового потока, падающего на элемент поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этого элемента, лк. Источник: ГОСТ 26824 2010: Здания и сооружения. Методы измерения яркости оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Каким термином в астрономии обозначается освещенность в чем она измеряется
Продолжение. Начало здесь:
Но не все так просто и здесь. Ряд величин имеет не одно значение. В нашем случае приводится определение светимости звезды. А есть еще и просто светимость или, как ее еще называли, светность. В словаре физических и астрономических терминов [3] наряду со светимостью звезды дается формулировка и просто светимости:
Найти такую светимость можно по формуле:
Где dS – площадь светящейся поверхности.
Это физическое определение светимости. И, к сожалению, в дальнейшем вот такие двойные стандарты встречаются довольно часто. Взять, к примеру, яркость. В астрономии она присутствует во многих выражениях, являясь синонимом блеска. Но, как мы упоминали ранее, под блеском понимается так называемая видимая яркость звезд. А с физической точки зрения, ни о какой яркости звезд не может быть и речи, так как яркость – характеристика светящихся тел, равная отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению. Единица яркости в СИ – кандела на квадратный метр (кд/м 2 ) [3].
Но ведь звезды мы представляем как точечные источники света. А точечный источник не имеет площади. Поэтому определение яркости с физической точки зрения неприменимо.
При определении яркости, мы упомянули про силу света.
Сила света – скалярная величина, характеризующая свечение источника света в некотором направлении и равная отношению светового потока, распространяющегося в малом телесном угле, к этому телесному углу. Единица силы света в СИ – кандела [3].
В отличие от предыдущих единиц, единица силы света – кандела (в переводе «свеча»), является основной физической величиной, коих не так много в физике (всего семь).
Если световой поток испускается точечным источником равномерно во всех направлениях, то сила света определяется по формуле:
Опять в Википедии читаем:
Световой поток — физическая величина, характеризующая «количество» световой энергии в соответствующем потоке излучения. Иными словами, это мощность такого излучения, которое доступно для восприятия нормальным человеческим глазом.
Единица измерения СИ: люмен.
К сожалению, в учебнике нет и определения освещенности, хотя на освещенность ссылаются несколько раз, например, в определении блеска светила. Не нашел я этих величин и в справочнике тех же авторов [2]. Попробуем восполнить этот пробел.
Обратимся к Википедии:
dσ – площадь поверхности, на которую падает свет.
Единицей измерения освещённости в системе СИ служит люкс.
Представляет интерес закон обратных квадратов Иоганна Кеплера, который устанавливает связь между освещенностью, силой света и расстоянием от источника до объекта ( r ), а также углом падения лучей относительно нормали к поверхности ( i ):
Теперь становится понятно, почему «… звезды 1-й звездной величины создают в 2,5 раза большую освещенность (точнее в 2, 512 раза), чем звезды 2-й звездной величины, которые, в свою очередь, дают световые потоки в 2,5 раза больше, чем звезды 3-й звездной величины, и т.д. Таким образом, за интервал в одну видимую звездную величину (обозначается 1 m ) принято отношение освещенностей (Е) в 2,512 раза.… В виде формулы эти отношения выразил Н.Погсон:
Измеряя при помощи фотометра отношение блеска звезд, можно определить разность звездных величин по формуле Погсона» [1] (стр.152). Довольно туманное выражение немного прояснилось.
Но есть в том же параграфе 22 [1] еще одна фраза, заставляющая нас задуматься: Используя формулу (1), можно записать соотношение между светимостями и абсолютными звездными величинами какой-либо звезды и Солнца:
1. Галузо, И.В. Астрономия: учеб. пособие для учащихся 11 кл. учреждений, обеспеч. получение общ. сред. образования / И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А. Шимбалев. – Минск: Нар. асвета, 2009.
2. Голубев, В.А. Астрономия: основные понятия, таблицы / И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А. Шимбалев. – Минск: Универсал-Пресс, 2006.
3. Болсун, А.И. Словарь физических и астрономических терминов / А.И. Болсун, Е.Н. Рапанович. – Минск: Нар. асвета, 1986.
4. Засов, А.В. Астрономия: учебник для 11-х кл. средн. общеобраз. шк./ А.В.Засов, Э.В.Кононович. – Минск: Нар. асвета, 1994.
Основы астрофотометрии
Практически вся наблюдательная астрономия построена на приеме и анализе испускаемого небесными телами электромагнитного излучения, и специфика астрономии заключается как раз в том, что это излучение и является практически единственным источником информации о космических объектах (за редкими исключениями, например, исследования с помощью космических аппаратов, изучение метеоритов, космических лучей). Поэтому глава, посвященная фотометрии, обязательно должна присутствовать в основах астрономии.
Наряду с вышеизложенными общими фотометрическими величинами, в разных спектральных диапазонах применяются также специальные параметры. Сами спектральные диапазоны характеризуются длиной волны электромагнитного излучения l или его частотой n, связанные через скорость света c:
Поднятся наверх страницы
Оптический диапазон
Интегральный поток солнечного излучения за пределами земной атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца (1 а.е.) равен (1367 +/- 6) Вт/м 2 и называется солнечной постоянной.
Все было бы просто, если бы в спектрах всех космических источников излучения наблюдалось одинаковое распределение энергии по длинам волн или все приемники излучения имели бы одинаковую спектральную чувствительность. На самом деле неверно и то, и другое, поэтому разные детекторы будут по-разному сравнивать блеск двух источников или одного источника в двух разных спектральных диапазонах.
Человеческий глаз воспринимает излучение в интервале длин волн от 0.38 до 0.70 мкм с максимумом чувствительности на l = 0.55-0.59 мкм. Фотометрическая система, основанная на кривой спектральной чувствительности глаза, исторически была самой первой, и определяемый из прямых наблюдений блеск светила называется визуальной звездной величиной.
Существуют и другие фотометрические системы, которые различаются наборами эффективных длин волн l0 и полушириной соответствующих полос пропускания Dl (ширина полосы по половине интенсивности на волне l0). Фотометрические системы делятся на на широкополосные (Dl > 300 А), среднеполосные (Dl
Поднятся наверх страницы
Рентгеновский и гамма- диапазоны
2*10-15 Дж = 2*10-8 эрг. Кроме того, применяется также и внесистемная единица электронвольт: 1 эВ равен кинетической энергии, которую приобретает заряженная частица с зарядом электрона е при свободном движении в электрическом поле между двумя точками, имеющими разность потенциалов 1 Вольт. 1 эВ = 1.60219*10-19 Дж = 1.60219*10-12 эрг, соответственно, 1 кэВ = 1.60219*10-9 эрг и 1 МэВ = 1.60219*10-6 эрг. То есть при l = 1 ангстрем фотон будет иметь энергию
12.5 кэВ, а фотон с энергией 1кэВ будет иметь длину волны l
Поднятся наверх страницы