Каждый, кто хоть раз смотрел на ночное небо, замечал, как звёзды слегка подрагивают и словно играют светом. Это красивое явление придаёт небу особую поэтичность, но у него есть вполне научное объяснение. Чтобы понять, почему звёзды мерцают, нужно немного разобраться в устройстве атмосферы Земли, в свойствах света и даже в том, как мы воспринимаем светила, находящиеся на огромных расстояниях от нас.
Природа звёздного света
Звёзды — это гигантские раскалённые шары плазмы, излучающие свет во всех направлениях. Большинство видимых невооружённым глазом звёзд располагаются на расстоянии от нескольких десятков до тысяч световых лет. Несмотря на огромное расстояние, их свет всё же достигает Земли, проходя сквозь межзвёздное пространство и, наконец, входя в атмосферу нашей планеты.
До момента входа в атмосферу свет звезды путешествует по прямой линии практически без искажений. Космическое пространство, в отличие от атмосферы, не содержит значительного количества частиц, способных повлиять на распространение света. Однако как только луч входит в атмосферу Земли, он сталкивается с множеством факторов, которые и приводят к эффекту мерцания.
Атмосфера как линза
Атмосфера Земли неоднородна — она состоит из различных слоёв, обладающих разной плотностью, температурой и влажностью. Эти параметры постоянно меняются, особенно в нижних слоях, где происходят активные метеорологические процессы. Свет звезды, проходя через такие слои, многократно преломляется. Каждый слой атмосферы действует как микроскопическая линза, слегка изменяющая направление луча. В результате создаётся иллюзия, что звезда «прыгает» или «дрожит» на небе.
Это явление называется атмосферной турбулентностью. Оно связано с движением воздуха: восходящие и нисходящие потоки, тёплые и холодные массы, всё это создаёт беспорядочные перемещения частиц. Свет, попадая в такую среду, отклоняется в разные стороны. Глаз наблюдателя фиксирует это как небольшое колебание положения звезды и изменение её яркости — то, что мы воспринимаем как мерцание.
Почему планеты не мерцают
Интересный момент: планеты, в отличие от звёзд, практически не мерцают. Это связано с тем, что звёзды — точечные источники света. Они настолько далеко, что угол, под которым мы их видим, чрезвычайно мал. Малейшее преломление света изменяет направление луча, и мы сразу это замечаем. Планеты же находятся значительно ближе, и их видимый размер на небе больше. Свет от планеты доходит до нас не точкой, а маленьким диском. Поэтому преломления в атмосфере усредняются, и планета кажется устойчивой и «спокойной».
Тем не менее, если атмосферные условия особенно нестабильны, даже планеты могут слегка «дрожать», особенно при наблюдении вблизи горизонта, где толща атмосферы больше.
Высота над горизонтом имеет значение
Звёзды, находящиеся ближе к горизонту, мерцают сильнее, чем те, что прямо над головой. Это объясняется тем, что свет, идущий от таких звёзд, проходит через более толстый слой атмосферы. Чем больше воздуха между звездой и наблюдателем, тем больше возможностей для преломления лучей. Именно поэтому звёзды на горизонте часто кажутся нестабильными по яркости и даже могут менять оттенки, особенно в тёплые летние вечера.
Цветовое мерцание
Иногда можно заметить, что звезда не только мерцает, но и переливается цветами — от красного до синего. Это тоже результат преломления света в атмосфере. Разные длины волн (цвета) по-разному взаимодействуют с частицами воздуха: короткие волны (синий и фиолетовый) отклоняются сильнее, чем длинные (красный). В условиях сильной турбулентности глаз может улавливать моментальные смены цвета звезды.
Можно ли устранить эффект мерцания?
Астрономы, особенно те, кто работает с наземными телескопами, сталкиваются с мерцанием как с серьёзной проблемой. Оно ухудшает качество изображений и мешает точным наблюдениям. Чтобы уменьшить эффект, телескопы устанавливают на больших высотах, где атмосфера тоньше и стабильнее. Пример — обсерватории в Чили или на Гавайях. Ещё один способ — использование адаптивной оптики. Современные системы способны в режиме реального времени корректировать искажения света, вызванные атмосферой.
Однако наилучшее решение — вывод телескопов в космос. Так поступили, например, с телескопом «Хаббл», который находится вне атмосферы и даёт изображения с невероятной чёткостью и детализацией, недостижимой с поверхности Земли.
Звёздное мерцание глазами поэта и учёного
Хотя мерцание звёзд с научной точки зрения — результат атмосферных искажений, оно находит отражение в культуре, искусстве и литературе. Образы звёзд, «трепещущих» на небосклоне, часто становятся символом мечты, надежды или одиночества. Именно эта игра света и делает ночное небо живым и волнующим. И даже зная научное объяснение, мы продолжаем восхищаться тем, как звёзды тихо мерцают над нашими головами, напоминая о величии Вселенной.