Ночное небо с древности привлекает внимание людей тысячами сияющих звезд. Пытаться подсчитать количество светил самостоятельно – пустая трата времени, их настолько много, что легко сбиться со счета. Даже в нашей галактике их бесчисленное множество, кроме того, заметить получится только самые яркие.
Содержание
- 1 Большие древние звезды
- 2 Сколько звезд в небе видит человек
- 3 Сколько звезд видно в телескоп
- 4 Сколько звезд в нашей Солнечной системе
- 5 Сколько звезд в нашей галактике
- 6 Сколько звезд во Вселенной
- 7 От чего зависит количество видимых звезд
- 8 Глубинное понимание
- 9 Как считали звезды в древности
- 10 Интересные факты
- 11 Сколько звезд на небе: интересное видео
Большие древние звезды
Когда только произошел Большой взрыв, звезд во Вселенной еще не существовало. Их формирование из субатомных частиц происходило не за один десяток миллионов лет: требовалось много времени, чтобы они под влиянием чудовищной гравитации коллапсировали. Рождение этих небесных тел состояло из нескольких этапов:
- Всего несколько минут было необходимо для формирования атомных ядер.
- На формирование связей электронов с ядрами в ходе охлаждения Вселенной ушло не менее 380 тысяч лет.
- До сотни миллионов лет понадобилось, чтобы однородность Вселенной нарушилась. Появление разницы между сверхплотными и сверхразреженными областями стало причиной образования первых звезд.
Звезды, наблюдаемые сегодня, совершенно не похожи на возникшие «сразу» после Большого взрыва. В молодой Вселенной почти все атомы представляли собой изотопы гелия и водорода. Чтобы при коллапсе газовое облако достаточно охладилось и конденсировалось за счет излучения энергии, необходимы кислород, азот, железо и кремний.
Первичные атомы Вселенной плохо подходили для излучения и передачи тепловой энергии. Отсутствие плотной структуры в центре образования мешало формированию. Лишь сверхмассивные газовые облака могли «переродиться».
Древние светила были колоссальными, значительно превосходящими по массе и размерам современные небесные тела. Средняя существующая сегодня звезда примерно вдвое легче Солнца. Древние светила были тяжелее в 10 и крупнее в 25 раз.
При этом срок жизни объекта напрямую зависит от его массы и яркости. Типичные светила древности существовали всего несколько миллионов лет. Например, если звезда превышала Солнце в 10 раз по массе, то ее яркость превышала солнечную тысячекратно.
Срок жизни такого светила составил бы всего 0,1% от солнечного. Таким образом:
- Звезд I-го поколения во Вселенной не осталось.
- Они существенно отличались от современных по начальной массе и составу ядра.
- Благодаря разрушению древних звезд появились тяжелые элементы, на чьем фундаменте сформировалось новое поколение небесных тел, отличающихся по составу и структуре.
Что касается звезд II-го поколения, некоторые из них сияют до сих пор. Солнце относят уже к III-му поколению. Оно отличается большим количеством металлов в составе и является продуктом взаимодействия остатков предыдущих популяций.
Сколько звезд в небе видит человек
С Земли невооруженным взглядом при самых благоприятных условиях можно увидеть около 9 тысяч звезд. Но для конкретной точки наблюдения это количество смело можно делить на два, поскольку небесная сфера состоит из двух полушарий, как и Земля. Например, в высокогорной пустыне созданы оптимальные условия для наблюдений.
Следующий фактор, мешающий наблюдению звезд, – плотность атмосферы. У линии горизонта она заметно выше, к тому же обзору сильно мешают неровности ландшафта, здания, деревья и пр. В результате количество видимых с земли звезд сокращается до ~2250.
Но и это еще не все. Ночью видна только та половина звездного неба, которая не освещается Солнцем. А это значит, что количество видимых звезд снова сокращается. В результате, в ясную ночь человек невооруженным глазом сможет наблюдать примерно 1129 звезд, и те только при идеальных условиях.
Их светимость будет доходить до 6-й, максимум 8-й звездной величины (на высоте около 4 км). С помощью бинокля получится увидеть и объекты 9-й категории (их количество превышает 200 тысяч). Все они располагаются в местной группе галактик.
Исключение составляют лишь нерегулярно-переменные и сверхновые. Другие галактики с Земли практически неразличимы в силу их удаленности. Исключение составляют:
- Туманность Андромеды (северное полушарие).
- Большое и Малое Магеллановы облака (южное полушарие).
Нужно понимать, что, сколько бы звезд ни было видно на небе – это лишь малая часть всех, существующих во Вселенной. С помощью мощных телескопов получится наблюдать гораздо больше, но отдаленные объекты все равно останутся в недосягаемости.
Сколько звезд видно в телескоп
В астрономии для измерения яркости небесных тел принято использовать шкалу звездных величин. Показатель яркости каждой последующей в 2,5 раза превосходит предыдущий.
Интересно, что чем меньше звездная величина, тем ярче звезда видна с Земли. Именно это измерение позволяет понять, сколько вообще можно увидеть звезд с помощью оптических приборов.
Во-первых, все зависит от объектива. Чем больше его диаметр, тем более тусклые звезды можно наблюдать через телескоп:
- С помощью бинокля можно наблюдать звезды до 9-10-й з.в. (около 200 тысяч).
- Любительский телескоп улавливает свет от звезд до 11-12-й з.в. (до 2 млн).
- Мощный визуальный телескоп поможет увидеть объекты до 16-й з.в. (свыше 100 млн).
- Самые мощные современные приборы оборудованы 10-метровыми объективами. Такое оборудование позволяет фиксировать на небе звезды 28-29 звездной величины.
- Космические телескопы позволяют увидеть объекты 30-й величины. Связано это с тем, что в космосе абсолютная темнота.
Оптика способна уловить более 1 млрд светил в ночном небе. При этом звезды не будут выглядеть больше, расстояние до них слишком велико.
Оптические приборы позволяют увеличить угол зрения, а объективы собирают гораздо больше света, чем зрачок человеческого глаза, благодаря этому получается уловить гораздо больше объектов, в том числе менее ярких и более отдаленных.
Сколько звезд в нашей Солнечной системе
Почти половина звезд Млечного Пути принадлежит к двойным системам. То есть, в центре каждой из них вращается сразу две звезды. Однако Солнечная система к таким не относится. Солнце – единственная звезда, вокруг которой вращается Земля и остальные планеты.
Сколько звезд в нашей галактике
Солнечная система расположена в спиральной галактике Млечный Путь. По сравнению с другими объектами такого типа, последняя имеет довольно большую массу со светимостью 2⋅1010 L⊙, а в диаметре достигает 120 тысяч световых лет. По мнению ученых, в Млечном Пути находится до 400 млрд звезд.
Сказать наверняка, насколько это число соответствует действительности, сложно, поскольку исследования галактики продолжаются. Все звезды Млечного Пути отличаются друг от друга по возрасту, размерам, массе, светимости и удаленности. Многие из них хорошо известны ученым, другие же остаются малоизученными или вовсе не открытыми.
С Земли Млечный Путь хорошо просматривается. Больше того, почти все, что мы видим в ночном небе – его составляющие. Но, несмотря на это, подсчитать все светила галактики невозможно, используя даже мощное оптическое оборудование. Расчеты производятся на основе теоретических данных.
Например, известно, что масса галактики составляет около 100 млрд солнечных масс. Солнце – типичная звезда. Соответственно, минимальное количество светил может составлять около 100 млрд.
Если принять во внимание разницу в характеристиках небесных тел, это количество может увеличиться до 400 млрд, ведь большинство звезд сильно уступает Солнцу по массе, и лишь малая часть из них – превосходит.
Сколько звезд во Вселенной
Однозначного ответа на вопрос, сколько звезд во Вселенной, быть не может. Связано это со следующим:
- До сих пор у ученых нет уверенности, что Вселенная конечна.
- Для расчетов во внимание можно принимать только видимую часть Вселенной, простирающуюся более чем на 50 млрд световых лет.
- Расчеты производятся усредненно, на основе характеристик Солнца, как самой изученной звезды. Погрешность может составлять около 5-10%.
По оценке ученых, в наблюдаемой Вселенной расположено около 170 млрд галактик. По некоторым данным, этот показатель значительно больше и достигает 2 триллионов. Сказать точно, сколько звезд в каждой галактике, невозможно.
В спиральных системах, похожих на Млечный Путь, их количество может достигать 1 трлн. Гигантские эллиптические скопления могут содержать до нескольких десятков триллионов звезд, а в карликовых галактиках их количество едва доходит до 30 млрд.
Млечный Путь, несмотря на свою типичность, достаточно массивная галактика, превосходящая по массе большинство примерно в 400 раз. Точно так же и Солнце, его масса больше, чем у 95% светил.
Если принять количество звезд Млечного пути за среднее, перемножив его на общее количество галактик, получится следующее: 170 000 000 000 х 400 000 000 000 = 68 х 1021. Примерно 68 секстиллионов звезд сияют во Вселенной, но это количество лишь примерное.
При этом нужно учитывать «выгорание» звезд и неравномерность распределения по галактикам. В итоге в видимой Вселенной количество светил может снизиться до пары секстиллионов.
Согласно расчетам ученых, из любой точки Вселенной можно наблюдать при идеальных условиях лишь 8х1019 звезд. Это лишь около 4% от общего количества светил, существующих спустя 13,8 млрд лет после Большого взрыва. Однако большая часть космоса остается вне досягаемости для человека.
От чего зависит количество видимых звезд
Человеческий глаз – уникальный орган, по многим параметрам превосходящий оптические приборы. Но угол обзора и «дальность действия» сильно ограничены.
Например, даже обычный фотообъектив может уловить гораздо больше звезд на небе, если установить на фотоаппарате длинную выдержку. С человеческим зрением такого не получится. Но не только это влияет на количество звезд, которые можно наблюдать с Земли. Это зависит сразу от нескольких факторов:
- Соответствие шкале яркости. Как уже говорилось выше, человек способен заметить объекты с яркостью до 6-й звездной величины. Используя бинокль, можно заметить звезды 8-9-й з.в. Мощное оптическое оборудование может фиксировать более тусклые светила (10-29 з.в.).
- Близость наблюдателя к полюсам или экватору. Количество наблюдаемых звезд на крайних северной и южной точках составляет около 4,5 тысяч, в то время, как начиная с 45-й параллели их количество возрастает уже до 6,8 тысяч, а на экваторе достигает 9.
- Плотность атмосферы сильно снижает количество видимых космических объектов. Причем, чем ближе к горизонту, тем ниже прозрачность. Только высоко в горах, где воздух сильно разрежен, можно увидеть яркое звездное небо.
- Земная атмосфера рассеивает свет, до 20% звездного света, проходящего через воздушную оболочку, просто теряется. На Земле не бывает абсолютной темноты, поскольку даже ночью от планеты отражается накопленный за день свет.
- Свечение атмосферы тоже сильно влияет на видимость звезд. Тусклые объекты просто теряются.
- Космическая пыль, заполняющая межзвездное пространство, перехватывает свет отдаленных объектов, из-за чего он не доходит до наблюдателя, каким бы мощным оборудованием он не пользовался.
- Световое загрязнение.
Световое загрязнение
Искусственные источники света сильно засвечивают ночное небо, мешая астрономическим наблюдениям. В крупных городах засветка столь высока, что увидеть получится только яркие звезды (до 2 з.в.).
Из центра мегаполиса получится увидеть не более 35 объектов. Из пригорода получится разглядеть светила до 4-й з.в. (около 450). В необитаемых пустынях или с горных вершин небо будет казаться гораздо более ярким и усеянным звездами.
Глубинное понимание
До наступления современной эры астрономии и астрофизики, люди лишь смутно понимали, как именно и какими темпами происходит звездообразование. Только в последние десятилетия, с момента запуска телескопа Хаббл в начале 2000-х, эта область астрофизики привлекла внимание.
В 2014 г. были опубликованы материалы, посвященные истории образования звезд на протяжении 650 млн лет. Главные выводы, которые смогли сделать ученые на основе полученных данных, следующие:
- На начальных этапах формирования Вселенной «родилось» около 1% звезд от их числа за всю историю.
- Сегодня звезда начинает формироваться, когда количество атомов тяжелых элементов в определенной области космоса достигает 0,001 от их доли содержания в Солнце.
- Подсчитать, сколько звезд существует на сегодняшний день, можно путем нехитрых вычислений. Достаточно сложить количество всех звезд, рожденных за всю историю, вычтя из них долю прекративших свой жизненный цикл.
- Чтобы понять, сколько звезд «живы» сейчас, достаточно изучить, как они формируются и «умирают», совместив эти данные со скоростью звездообразования. Этот показатель известен астрофизикам.
Так сколько же всего звезд? Все зависит от точной формулировки вопроса:
- Сколько их сегодня существует в наблюдаемой Вселенной? Увидеть все не получится даже с помощью совершенной оптики. Если принять Землю за условный центр, нарисовав вокруг него воображаемую сферу с радиусом больше 46 млрд световых лет (именно такие размеры предположительно имеет видимая Вселенная), можно высчитать лишь условное количество звезд. В этом случае рассматриваются даже те звезды, которые невозможно увидеть.
- Сколько звезд можно увидеть? В зависимости от мощности, современная оптика позволяет наблюдать даже весьма отдаленные звезды. Но проблема в том, что многие светила, несмотря на видимость, уже давно перестали существовать, но свет от них все еще достигает Земли, настолько далеко они были когда-то расположены.
Как считали звезды в древности
А считали ли вообще древние астрономы звезды? Или же их основной целью было наблюдение отдельных светил? Во II в. до н.э. греческий астроном Гиппарх создал первый, наиболее полный на тот момент, звездный каталог.
Конечно, и после него ученые пытались классифицировать светила и определить их координаты, но именно Гиппарх сделал попытку разделить звезды по яркости. Самые слабые соответствовали 6-й звездной величине, самые яркие – 1-й.
Позднее этот список дополнил Птолемей. Его «Альмагест» включал 1017 звезд и 5 туманностей. Его последователь Гевелий довел численность до 1533 светил. Он был последним из астрономов, не использовавших для наблюдений телескоп.
Интересные факты
- Солнце относится к звездам III поколения. Несмотря на то, что первых объектов уже нет, в космосе до сих пор формируются светила II поколения. Они расположены в отдаленных областях, где содержится малое количество тяжелых элементов.
- Скорость звездообразования сегодня составляет всего 3% от той, которая была 10 млрд лет назад. Ученые считают, что сейчас во Вселенной существует максимальное количество звезд. Новые образуются гораздо медленнее, чем умирают старые.
- До сих пор не известно, сколько точно во Вселенной галактик, и какое количество объектов содержится в каждой из них. Запуск телескопа Хаббл в 90-х годах показал, что их существует около 100 млрд. В 2016 г. оценка была пересмотрена, астрономы сделали предположение, что галактик, в действительности, не менее 2 трлн. Но уже в 2021 г. были получены новые данные. Космический аппарат New Horizons зафиксировал «всего» несколько сотен миллиардов.
- Постоянное усовершенствование технологий позволяет получать более точные расчеты количества звезд во Вселенной, но все равно эти данные являются лишь примерными.