Šķietamā spožuma lielums (magnitūda) — definīcija, mērvienības un piemēri
Debesu objekta šķietamā spožuma lielums (m) ir skaitlis, kas mēra tā spožumu, kā to redz novērotājs uz Zemes. Jo spilgtāks šķiet objekts, jo mazāka ir tā magnitūdas vērtība (t. i., apgrieztais sakars). Saule ar šķietamo lielumu -27 ir spožākais objekts debesīs.
Lielums ir logaritmiskais lielums. To mēra noteiktā viļņa garumā vai caurlaides joslā, parasti optiskajā vai infrasarkanajā diapazonā. Mēness pilnmēness ir -13 magnitūda, bet spožākās planētas Veneras magnitūda ir -5. Spilgtākajiem cilvēka radītajiem objektiem, Iridija izgaismām, ir -9 magnitūdas, bet Starptautiskajai kosmosa stacijai ir -6 magnitūdas.
Kas nozīmē "magnitūda" — formulārā izteiksme
Magnitūda ir saistīta ar objekta saņemto starojuma plūsmas (f) logaritmu. Divu objektu magnitūdu attiecību var aprakstīt ar formulu:
m2 − m1 = −2.5 log10(f2/f1)
Šī formula nozīmē, ka objekts, kura magnitūda ir par 5 vienībām mazāka (piem., m = 1 pret m = 6), ir tieši 100 reizes spožāks. Magnitūdas skalā mazāks vai negatīvs skaitlis apzīmē spožāku objektu.
Mērvienības un nulles punkts
- Bez dimensijas: Magnitūda nav ar tradicionālo fizisku mērvienību — tā ir bezdimensiju, skaitlisks mērs uz logaritmiskas skalas.
- Nulles punkts: Magnitūdu sistēma prasa atsauces nulles punktu. Ir dažādas sistēmas:
- Vega sistēma — tradicionāli izmanto zvaigzni Vega kā nulles punktu dažādās optiskajās joslās.
- AB sistēma — definē nulles punktu pēc plūsmas blīvuma: 0 mag atbilst fν = 3631 Jansky.
- Fotometriskās joslas: Magnitūdas tiek norādītas konkrētās joslās (piem., B, V, R, I, J, H, K). Tā pati zvaigzne var dot atšķirīgas magnitūdas dažādās joslās atkarībā no krāsas/spektrālās enerģijas sadalījuma.
Saistība ar attālumu — absolūtā magnitūda
Piemēram, šķietamā magnitūda m atkarīga gan no objekta izstarotās enerģijas, gan no attāluma līdz novērotājam. Lai salīdzinātu objektu īsto spožumu neatkarīgi no attāluma, lieto absolūto magnitūdu M — magnitūdu, kāda objektam būtu, ja tas atrastos 10 parseku attālumā. Attiecību starp šķietamo un absolūto magnitūdu dod distance modulus:
m − M = 5 log10(d/10 pc), kur d ir attālums parsekos.
Praktiski piemēri un salīdzinājumi
- Saule: aptuveni m ≈ −26.74 (bieži noapaļo līdz −27 kā ilustrācijai).
- Mēness pilnmēness: ap m ≈ −13.
- Venera (spilgtākā planēta): ap m ≈ −4.7 ... −4.9 (atkarībā no fāzes).
- Spilgtākie satelīti un mākslīgie objekti, piemēram, Iridija reflektori: līdz apmēram m ≈ −9.
- Starptautiskā kosmosa stacija: apmēram m ≈ −6, atkarībā no skatpunkta un atstarošanas apstākļiem.
- Cilvēka acs ierobežojums bez palīgierīcēm: ap m ≈ +6. Mazliet teleskops vai binoklis var paplašināt šo robežu līdz 9–12 mag, lielie observatorijas teleskopi sasniedz 20–30 mag.
Citi praktiski aspekti
- Atmosfēras izkliedēšana un izkliede (ekstinkcija): Zemes atmosfēra absorbē un izkliedē gaismu, īpaši pie zemāka augstuma virs horizonta — tas ietekmē novēroto magnitūdu.
- Krāsas efekts: Sarkanākas vai zilākas zvaigznes būs spožākas attiecībā uz konkrētām fotometrijas joslām; tāpēc magnitūdas jāsalīdzina tajā pašā joslā vai jāveic krāsas korekcija.
- Instrumentālā kalibrācija: Lai iegūtu precīzus magnitūdu mērījumus, nepieciešama kalibrācija ar standarta zvaigznēm un kontrole pār detektora jutību un atmosfēras apstākļiem.
Īsumā: šķietamā spožuma lielums (magnitūda) ir ērts, logaritmisks un bezdimensiju mērs, kas ļauj salīdzināt debesu objektu spožumu novērotāja skatījumā; zems (īpaši negatīvs) skaitlis nozīmē spilgtāku objektu, un pareiza interpretācija prasa zināt, kādā joslā un sistēmā magnitūda ir mērīta.
Siriuss atrodas Canis Major zvaigznājā un ir spožākā zvaigzne nakts debesīs (šķietamā zvaigznāja lielums -1,42).
Vēsture
Grieķu astronoms Hiparhs pirmais izgudroja mūsu šķietamās lieluma sistēmas. Spilgtākajām zvaigznēm viņš piešķīra magnitūdu 1 un palielināja skaitļus blāvākām zvaigznēm. Aptuveni 300 gadus vēlāk Ptolemajs no Aleksandrijas, balstoties uz Hiparha darbu, izveidoja zvaigžņu enciklopēdiju. Persiešu astronoms Al-Sufi pārņēma Ptolemaja darbu un aptuveni 800 gadus vēlāk zvaigznēm deva arābu nosaukumus. Viduslaiku Eiropas astronomi vienkārši pārtulkoja Al-Sufi darbu latīņu valodā, tāpēc šodien daudzām zvaigznēm ir arābu nosaukumi.
Magnitūdas sistēmas
| Redzams ar tipisku cilvēka | Acīmredzamais | Spilgtums attiecībā pret Vega | To zvaigžņu skaits, kas |
| Jā | -1.0 | 250% | 1 |
| 0.0 | 100% | 4 | |
| 1.0 | 40% | 15 | |
| 2.0 | 16% | 48 | |
| 3.0 | 6.3% | 171 | |
| 4.0 | 2.5% | 513 | |
| 5.0 | 1.0% | 1 602 | |
| 6.0 | 0.40% | 4 800 | |
| 6.5 | 0.25% | 9 096 | |
| Nē | 7.0 | 0.16% | 14 000 |
| 8.0 | 0.063% | 42 000 | |
| 9.0 | 0.025% | 121 000 | |
| 10.0 | 0.010% | 340 000 |
- Šķietamā zvaigznāja lielums m ir debess ķermeņa spilgtuma mērvienība, ko redz cilvēks uz Zemes (bez Zemes atmosfēras). Jo spilgtāks šķiet objekts, jo mazāka ir tā magnitūdas skaitliskā vērtība. Piemēram, Alfa Centauri ir lielāka šķietamā lieluma (t. i., mazāka vērtība) nekā Betelgeize, jo tā atrodas daudz tuvāk Zemei.
- Absolūtais lielums ir šķietamais lielums m, kāds objektam būtu, ja tas atrastos standarta attālumā no Zemes. Standarta attālums ir 32,6 gaismas gadi no Zemes. Absolūtās lieluma jēdziens ļauj astronomiem salīdzināt objektu spilgtumu, neņemot vērā to attālumu. Mērot, izmantojot absolūto lielumu, Saules lielums ir mazāks par Sīriusa lielumu - tikai 4,8.
- Vizuālā zvaigznāja ir zvaigznes spožums skaitliskā skalā. Tas ir lielums, kas pamatojas uz cilvēka acs jutību.
- Fotogrāfiskais lielums atšķiras no vizuālā lieluma, jo fotofilma ir jutīgāka pret zilo gaismu un starojumu, ko cilvēka acs neredz.
Saistītās lapas
- Spilgtāko zvaigžņu saraksts
- Zināmāko spožāko zvaigžņu saraksts
- Tuvāko galaktiku saraksts
- Tuvāko zvaigžņu saraksts
Jautājumi un atbildes
J: Kāda ir šķietamā lieluma definīcija?
A: Acīmredzamā lieluma lielums ir skaitlis, ar kuru mēra debess objekta spožumu, kā to redz novērotājs uz Zemes.
J: Kā objekta spilgtums ir saistīts ar tā magnitūdas vērtību?
A: Jo spilgtāks šķiet objekts, jo mazāka ir tā magnitūdas vērtība.
J: Kurš debess objekts debesīs ir spožākais šķietamais lielums?
A: Saules spožākā šķietamā lieluma vērtība debesīs ir -27.
J: Kāda ir magnitūdas mērvienība?
A: Magnitūda ir logaritmiska mērvienība, ko parasti mēra noteiktā viļņa garumā vai caurlaides joslā, parasti optiskajos vai infrasarkanajos viļņu garumos.
J: Kāda ir pilnmēness šķietamā magnitūda?
A: Pilnmēness šķietamā lieluma vērtība ir -13.
J: Kuras planētas magnitūda ir spožākā?
A: Venerai ir visspilgtākā magnitūda, tās lielums ir -5.
J: Kāda ir Iridija izgaismju un Starptautiskās kosmosa stacijas magnitūdas vērtība, skatoties no Zemes?
A: Spilgtākajiem cilvēka radītajiem objektiem, Iridija raķetēm, ir magnitūda -9, bet Starptautiskās kosmosa stacijas magnitūda ir -6.
