Jasność - astronomia - Polski Serwis Naukowy

Jasność, dzielność promieniowania, moc promieniowania (ang. luminosity) – stosowana w astronomii wielkość fizyczna określająca ilość energii, którą ciało emituje w jednostce czasu. Jednostką jasności jest wat lub wielokrotność jasności Słońca $L_{\odot}$ = 3,827·10 W. Jasność może być podawana jako jasność wizualna lub bolometryczna. W pierwszym przypadku pod uwagę bierze się jedynie światło widzialne, w drugim całe spektrum promieniowania elektromagnetycznego.

Reakcja termojądrowa, synteza jądrowa lub fuzja jądrowa – zjawisko polegające na złączeniu się dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe, w wyniku fuzji mogą powstawać obok nowych jąder też wolne neutrony, protony, cząstki elementarne i cząstki alfa.
Błękitny karzeł - to hipotetyczna gwiazda powstała z czerwonego karła, kiedy ten wyczerpie większość zapasów paliwa wodorowego. Przewidywana długość życia czerwonych karłów jest większa niż obecny wiek Wszechświata (szacuje się, że mogą żyć od kilku do kilkuset miliardów lat), z uwagi na powolne tempo fuzji jądrowej i konwektywność w całej ich objętości (ruchy plazmy powodują, że hel nie odkłada się w jądrze, dzięki czemu czerwony karzeł może spalić cały wodór) . Żaden błękitny karzeł nie mógł więc jeszcze powstać. Kiedy jasność gwiazdy wzrasta z jej wiekiem, promień i temperatura też wzrastają. Jeśli wzrost temperatury jest przeważający, gwiazda nie stanie się czerwonym olbrzymem, ale błękitnym karłem.

Jasność, a inne cechy gwiazdy

Określenie "jasność" oznacza również blask gwiazdy, czyli po prostu jej jasność w potocznym znaczeniu tego słowa.

Jasność obserwowana

Osobny artykuł: obserwowana wielkość gwiazdowa.

Jasność obserwowana jest to "jasność" gwiazdy obserwowana z Ziemi. Zależy od mocy promieniowania (jasności) gwiazdy i jej odległości od Ziemi. W fizyce, jasności obserwowanej odpowiada natężenie oświetlenia wyrażone w luksach [lx]. W astronomii tradycyjnie jasność obserwowana wyrażana jest w wielkościach gwiazdowych (magnitudo).

Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.
Absolutna wielkość gwiazdowa jest to obserwowana wielkość gwiazdowa (a zatem wyrażona w magnitudo), jaką miałby obiekt oglądany z pewnej ustalonej odległości, przy braku pochłaniania światła w przestrzeni międzygwiezdnej. W przypadku obiektów poza Układem Słonecznym przyjęto jako odległość odniesienia 10 parseków. Zależność pomiędzy wielkością obserwowaną, a absolutną można wyrazić za pomocą wzoru:

Jasność obserwowana gwiazdy w skali wielkości gwiazdowych (tzw. obserwowana wielkość gwiazdowa) i moc promieniowania gwiazdy powiązane są ze sobą zależnością: $m_{\rm g}=m_{\rm S}-2,5\log_{10}\left({ L_{\rm g} \over L_{\odot} } \cdot \left(\frac{ r_{\rm S} }{ r_{\rm g} }\right)^2\right)$ gdzie, mg – jasność obserwowana gwiazdy w skali wielkości gwiazdowych [mag] mS – jasność obserwowana Słońca w skali wielkości gwiazdowych [mag]; mS = −26.73 mag Lg – jasność (moc promieniowania) wizualna gwiazdy L $_{\odot}$ – jasność (moc promieniowania) wizualna Słońca rg – odległość Ziemia-gwiazda rS – odległość Ziemia-Słońce; rS = 1 AU ≃ 1 pc/206265

Powyższy wzór można także zapisać w postaci (porównaj ze wzorem Pogsona):

Hel (He, łac. helium) – pierwiastek chemiczny, z grupy gazów szlachetnych w układzie okresowym. Jest po wodorze drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie, jednak na Ziemi występuje wyłącznie w śladowych ilościach (4·10-7% w górnych warstwach atmosfery).
Kelwin – jednostka temperatury w układzie SI równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody, oznaczana K. Definicja ta odnosi się do wody o następującym składzie izotopowym: 0,00015576 mola 2H na jeden mol 1H, 0,0003799 mola 17O na jeden mol 16O i 0,0020052 mola 18O na jeden mol 16O[1].

$m_{\rm g} - m_{\rm S} = -2,5 \log_{10} \left ( \frac{I_{\rm g} }{I_{\rm S}} \right )$ gdzie, Ig – jasność obserwowana gwiazdy w skali oświetlenia [lx]. IS – jasność obserwowana Słońca w skali oświetlenia [lx].

Jasność absolutna

Osobny artykuł: absolutna wielkość gwiazdowa.

Jasność absolutna jest to jasność obserwowana, jaką miałaby gwiazda obserwowana z odległości 10 parseków.

Czerwony olbrzym – gwiazda będąca na schyłkowym etapie ewolucji. Nazwa pochodzi od ich obserwowanej barwy i dużych rozmiarów. Gwiazda po zsyntetyzowaniu helu z całej ilości wodoru w jądrze zaczyna syntezę helu z warstw wodoru położonych bliżej jej powierzchni, co powoduje znaczne zwiększenie rozmiarów gwiazdy. Jądro zaś zapada się pod wpływem sił grawitacji, co powoduje wzrost jego temperatury i w efekcie rozpoczęcie reakcji termojądrowych polegających na syntezie węgla z helu. Następuje zmniejszenie gęstości, temperatury i zmiana barwy gwiazdy w kierunku czerwieni.
Wielkość gwiazdowa – pozaukładowa jednostka miary stosowana do oznaczania blasku gwiazd (nie mylić z jasnością) i innych podobnych ciał niebieskich. Jednostką wielkości gwiazdowej jest magnitudo (oznaczenie m lub mag). Zazwyczaj w fizyce do wyrażenia wartości natężenia światła używa się luksów, jednakże ze względów praktycznych i historycznych w astronomii stosuje się nadal magnitudo.

Jasność absolutna gwiazdy w skali wielkości gwiazdowych (tzw. absolutna wielkość gwiazdowa) i moc promieniowania gwiazdy powiązane są ze sobą zależnością: $M_{g} - M_{S} = -2,5 \log_{10} \frac{L_g }{L_{\odot}}$ gdzie, Mg – jasność absolutna gwiazdy w skali wielkości gwiazdowych [mag] MS – jasność absolutna Słońca w skali wielkości gwiazdowych [mag]; MS = 4,79 mag

Temperatura, masa i rozmiary gwiazdy

Jeśli założymy, że gwiazda jest ciałem doskonale czarnym, stosując prawo Stefana-Boltzmanna można moc promieniowania ( $L$ ) powiązać również z temperaturą ( $T$ ) i promieniem gwiazdy ( $R$ ).

Wydawnictwo Naukowe PWN SA – polskie wydawnictwo z siedzibą w Warszawie, założone w 1951, w obecnej formie prawnej działające od 1997. Jednostka dominująca grupy kapitałowej, w skład której wchodzi kilkanaście przedsiębiorstw, głównie wydawnictw.
Bolometr - przyrząd do pomiaru energii przenoszonej przez promieniowanie w jak najszerszym zakresie długości fal (intencjonalnie w pełnym zakresie). W praktyce większość bolometrów jest wrażliwa na promieniowanie w zakresie widzialnym i podczerwonym. Współczesne bolometry działają na zasadzie zmiany oporu elektrycznego czujnika pod wpływem zmiany temperatury wywołanej pochłanianiem padającego promieniowania. Czujnik stanowią cienkie druciki lub folia, wykonane z metalu, półprzewodnika albo materiału nadprzewodzącego; zmianę oporu elektrycznego czujnika, proporcjonalną do ilości pochłoniętej energii, mierzy się zwykle za pomocą mostka pomiarowego; próg czułości bolometru jest wysoki, rzędu 10-9 -10 -12 wata.

$L = 4\pi R^2\sigma T^4 \,$

gdzie σ to stała Stefana-Boltzmanna = 5,67·10 W·m·K

Moc promieniowania jest również związana z masą gwiazdy, jednak nie istnieje jeden uniwersalny wzór . W przypadku gwiazd ciągu głównego przybliżony wzór ma postać $\frac{L}{L_{\odot}} \sim {\left ( \frac{M}{M_{\odot}} \right )}^{3 + \Beta}$

Współczynnik $\Beta$ dla różnych gwiazd waha się między 0 a 1, zwykle przyjmowana jest więc wartość 0,5.

Metr to jednostka podstawowa długości w układach: SI, MKS, MKSA, MTS, oznaczenie m. Metr został określony 26 marca 1791 roku we Francji, ze względu na potrzebę korzystania z dziesiętnego systemu miar[potrzebne źródło]. W myśl definicji zatwierdzonej przez XVII Generalną Konferencję Miar i Wag w 1983 jest to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s.
Czerwony nadolbrzym – jeden z etapów rozwoju gwiazdy, charakteryzujący się dużymi rozmiarami, małą gęstością i niską temperaturą powierzchni. Następuje w chwili wyczerpania się w nich zapasów wodoru.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)