tiểu sử Đặc điểm Phân tích

Trong một bầu không khí bình tĩnh quan sát tình hình. Bài tập văn bản (gia trong vật lý)

Trong khí quyển có các luồng không khí lạnh và nóng. Khi các lớp ấm hình thành trên các lớp lạnh, các xoáy không khí hình thành, dưới tác động của các tia sáng bị bẻ cong và vị trí của ngôi sao thay đổi.

Độ sáng của một ngôi sao thay đổi do các tia đi chệch hướng không chính xác sẽ tập trung không đều trên bề mặt của hành tinh. Đồng thời, toàn bộ cảnh quan liên tục thay đổi và thay đổi do các hiện tượng khí quyển, chẳng hạn như do gió. Người quan sát các vì sao thấy mình đang ở trong một khu vực được chiếu sáng nhiều hơn, hoặc ngược lại, ở một khu vực có bóng râm hơn.

Nếu bạn muốn quan sát sự lấp lánh của các vì sao, thì hãy nhớ rằng ở thiên đỉnh, với bầu không khí tĩnh lặng, bạn chỉ có thể thỉnh thoảng phát hiện ra hiện tượng này. Nếu bạn chuyển hướng nhìn sang các thiên thể gần đường chân trời hơn, bạn sẽ thấy rằng chúng nhấp nháy mạnh hơn nhiều. Điều này là do bạn nhìn các vì sao qua một lớp không khí dày đặc hơn, và theo đó, mắt bạn đâm vào nhiều luồng không khí hơn. Bạn sẽ không nhận thấy bất kỳ thay đổi màu sắc nào trong các ngôi sao trên 50°. Nhưng hãy tìm những thay đổi màu sắc thường xuyên ở những ngôi sao dưới 35°. Sirius nhấp nháy rất đẹp, lung linh với tất cả các màu của quang phổ, đặc biệt là trong những tháng mùa đông, thấp ở đường chân trời.

Sự lấp lánh mạnh mẽ của các ngôi sao chứng tỏ tính không đồng nhất của bầu khí quyển, có liên quan đến các hiện tượng khí tượng khác nhau. Do đó, nhiều người cho rằng hiện tượng chập chờn có liên quan đến thời tiết. Thường thì nó tăng sức mạnh với áp suất khí quyển thấp, giảm nhiệt độ, tăng độ ẩm, v.v. Nhưng trạng thái của bầu khí quyển phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau nên hiện tại không thể dự đoán thời tiết từ sự lấp lánh của các vì sao.

Hiện tượng này giữ bí ẩn và mơ hồ của nó. Người ta cho rằng nó tăng cường vào lúc hoàng hôn. Đây có thể vừa là ảo ảnh quang học, vừa là hệ quả của những thay đổi bất thường trong khí quyển thường xảy ra vào thời điểm này trong ngày. Người ta tin rằng sự lấp lánh của các ngôi sao là do bắc cực quang. Nhưng điều này rất khó giải thích, vì đèn phía bắc ở độ cao hơn 100 km. Ngoài ra, vẫn còn là một bí ẩn tại sao những ngôi sao màu trắng lấp lánh ít hơn những ngôi sao màu đỏ.

Sao là mặt trời. Người đầu tiên phát hiện ra sự thật này là một nhà khoa học gốc Ý. Không cường điệu, tên của anh ấy được biết đến trên toàn thế giới hiện đại. Đây là huyền thoại Giordano Bruno. Ông lập luận rằng trong số các ngôi sao có những ngôi sao tương tự như Mặt trời về kích thước, nhiệt độ bề mặt của chúng và thậm chí cả màu sắc, những thứ phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ. Ngoài ra, có những ngôi sao khác biệt đáng kể so với Mặt trời - những ngôi sao khổng lồ và siêu khổng lồ.

bảng xếp hạng

Sự đa dạng của vô số ngôi sao trên bầu trời buộc các nhà thiên văn học phải thiết lập một trật tự nào đó giữa chúng. Để làm điều này, các nhà khoa học đã quyết định chia các ngôi sao thành các lớp tương ứng với độ sáng của chúng. Ví dụ, những ngôi sao phát ra ánh sáng gấp vài nghìn lần Mặt trời được gọi là những ngôi sao khổng lồ. Ngược lại, những ngôi sao có độ sáng tối thiểu là những ngôi sao lùn. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng Mặt trời, theo đặc điểm này, là một ngôi sao trung bình.


tỏa sáng khác nhau?

Trong một thời gian, các nhà thiên văn học cho rằng các ngôi sao không tỏa sáng theo cùng một cách vì vị trí của chúng khác với Trái đất. Nhưng nó không phải là như vậy. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra rằng ngay cả những ngôi sao nằm ở cùng khoảng cách với Trái đất cũng có thể có độ chói biểu kiến ​​hoàn toàn khác nhau. Độ sáng này không chỉ phụ thuộc vào khoảng cách mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ của chính các ngôi sao. Để so sánh các ngôi sao theo độ sáng rõ ràng của chúng, các nhà khoa học sử dụng một đơn vị đo lường cụ thể - độ sáng tuyệt đối. Nó cho phép bạn tính toán bức xạ thực của ngôi sao. Sử dụng phương pháp này, các nhà khoa học đã tính toán rằng chỉ có 20 ngôi sao sáng nhất trên bầu trời.

Tại sao các ngôi sao có màu sắc khác nhau?

Ở trên đã viết rằng các nhà thiên văn học phân biệt các ngôi sao theo kích thước và độ sáng của chúng. Tuy nhiên, đây không phải là toàn bộ phân loại. Cùng với kích thước và độ sáng rõ ràng, tất cả các ngôi sao cũng được chia nhỏ theo màu sắc riêng của chúng. Thực tế là ánh sáng quyết định ngôi sao này hay ngôi sao kia có bức xạ sóng. Đây là khá ngắn. Bất chấp bước sóng ánh sáng tối thiểu, ngay cả sự khác biệt nhỏ nhất về kích thước của sóng ánh sáng cũng làm thay đổi đáng kể màu sắc của một ngôi sao, điều này phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ bề mặt của nó. Ví dụ, nếu bạn đun nóng nó trong chảo sắt, nó cũng sẽ thu được màu tương ứng.

Phổ màu của một ngôi sao là một loại hộ chiếu xác định các đặc điểm đặc trưng nhất của nó. Ví dụ, Mặt trời và Capella (một ngôi sao tương tự như Mặt trời) được các nhà thiên văn học chọn ra giống nhau. Cả hai đều có màu vàng nhạt, nhiệt độ bề mặt của chúng là 6000 ° C. Hơn nữa, phổ của chúng chứa các chất giống nhau: vạch, natri và sắt.

Những ngôi sao như Betelgeuse hay Antares thường có màu đỏ đặc trưng. Nhiệt độ bề mặt của chúng là 3000°C, oxit titan được phân lập trong thành phần của chúng. Những ngôi sao như Sirius và Vega có màu trắng. Nhiệt độ bề mặt của chúng là 10000°C. Quang phổ của chúng có vạch hidro. Ngoài ra còn có một ngôi sao có nhiệt độ bề mặt 30.000 ° C - đây là Orion màu trắng xanh.

Bạn có bao giờ thắc mắc tại sao ban ngày không nhìn thấy các ngôi sao trên bầu trời không? Xét cho cùng, không khí trong suốt vào ban ngày cũng như ban đêm. Toàn bộ vấn đề ở đây là vào ban ngày bầu khí quyển tán xạ ánh sáng mặt trời.

Hãy tưởng tượng rằng bạn đang ở trong một căn phòng đủ ánh sáng vào ban đêm. Qua kính cửa sổ, có thể nhìn thấy khá rõ ánh đèn sáng nằm bên ngoài. Nhưng hầu như không thể nhìn thấy các vật thể thiếu sáng. Tuy nhiên, ngay khi tắt đèn trong phòng, tấm kính không còn là vật cản tầm nhìn của chúng ta nữa.

Một điều tương tự cũng xảy ra khi quan sát bầu trời: vào ban ngày, bầu khí quyển phía trên chúng ta được chiếu sáng rực rỡ và có thể nhìn thấy Mặt trời xuyên qua nó, nhưng ánh sáng yếu ớt của các ngôi sao ở xa không thể xuyên qua. Nhưng sau khi Mặt trời lặn xuống dưới đường chân trời và ánh sáng mặt trời (cùng với ánh sáng tán xạ trong không khí) "tắt", bầu khí quyển trở nên "trong suốt" và bạn có thể quan sát các vì sao.

Nó khác nhau về không gian. Khi tàu vũ trụ tăng lên độ cao, các lớp khí quyển dày đặc vẫn ở bên dưới và bầu trời dần tối lại.

Ở độ cao khoảng 200-300 km, nơi các tàu vũ trụ có người lái thường bay tới, bầu trời hoàn toàn đen kịt. Màu đen luôn là màu đen, ngay cả khi Mặt trời đang ở phần nhìn thấy được của nó vào lúc này.

“Bầu trời hoàn toàn đen kịt. Các ngôi sao trên bầu trời này trông sáng hơn một chút và có thể nhìn thấy rõ ràng hơn trên nền bầu trời đen,” nhà du hành vũ trụ đầu tiên Yu. A. Gagarin đã mô tả những ấn tượng về không gian của mình.

Tuy nhiên, không phải tất cả các ngôi sao đều có thể nhìn thấy từ bảng tàu vũ trụ ở phía ban ngày của bầu trời, mà chỉ những ngôi sao sáng nhất. Ánh sáng chói lóa của Mặt trời và ánh sáng của Trái đất cản trở mắt.

Nếu chúng ta nhìn bầu trời từ Trái đất, chúng ta có thể thấy rõ rằng tất cả các ngôi sao đều lấp lánh. Chúng như mờ đi, rồi bùng lên, lung linh với nhiều màu sắc khác nhau. Và ngôi sao ở phía trên đường chân trời càng thấp thì ánh sáng lấp lánh càng mạnh.

Sự lấp lánh của các ngôi sao cũng là do sự hiện diện của bầu khí quyển. Trước khi đến mắt chúng ta, ánh sáng phát ra từ một ngôi sao đi qua bầu khí quyển. Trong khí quyển luôn có những khối không khí nóng hơn và lạnh hơn. Mật độ của không khí phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí trong một khu vực cụ thể. Khi truyền từ vùng này sang vùng khác, các tia sáng bị khúc xạ. Hướng lan truyền của chúng thay đổi. Do đó, chúng tập trung ở một số nơi trên bề mặt trái đất, ở những nơi khác chúng tương đối hiếm. Do sự chuyển động không ngừng của các khối không khí, các vùng này liên tục dịch chuyển và người quan sát thấy độ sáng của các ngôi sao tăng hoặc giảm. Nhưng vì các tia có màu khác nhau không bị khúc xạ theo cùng một cách, nên các khoảnh khắc khuếch đại và làm suy yếu các màu khác nhau không xảy ra đồng thời.

Ngoài ra, các hiệu ứng quang học khác, phức tạp hơn có thể đóng một vai trò nhất định trong sự lấp lánh của các ngôi sao.

Sự hiện diện của các lớp không khí ấm và lạnh, chuyển động mạnh của các khối không khí cũng ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh của kính thiên văn.

Đâu là điều kiện tốt nhất để quan sát thiên văn: ở vùng núi hay đồng bằng, trên bờ biển hay sâu trong đất liền, trong rừng hay sa mạc? Và nói chung, điều gì tốt hơn cho các nhà thiên văn học - mười đêm không mây trong một tháng hay chỉ một đêm quang đãng, nhưng một đêm khi không khí hoàn toàn trong suốt và yên tĩnh?

Đây chỉ là một phần nhỏ trong các vấn đề phải giải quyết khi chọn địa điểm xây dựng đài quan sát và lắp đặt kính viễn vọng lớn. Một lĩnh vực khoa học đặc biệt giải quyết các vấn đề tương tự - khí hậu học thiên văn.

Tất nhiên, điều kiện tốt nhất để quan sát thiên văn là bên ngoài các lớp khí quyển dày đặc, trong không gian. Nhân tiện, những ngôi sao ở đây không lấp lánh mà cháy với ánh sáng lạnh lẽo, tĩnh lặng.

Các chòm sao quen thuộc trông giống hệt nhau trong không gian giống như trên Trái đất. Các ngôi sao ở rất xa chúng ta và cách bề mặt trái đất vài trăm km không thể thay đổi bất cứ điều gì trong sự sắp xếp lẫn nhau rõ ràng của chúng. Ngay cả khi nhìn từ Sao Diêm Vương, đường viền của các chòm sao sẽ hoàn toàn giống nhau.

Trong một quỹ đạo từ bảng của tàu vũ trụ di chuyển trên quỹ đạo gần Trái đất, về nguyên tắc, người ta có thể nhìn thấy tất cả các chòm sao trên bầu trời trái đất. Việc quan sát các ngôi sao từ không gian được quan tâm gấp đôi: thiên văn học và điều hướng. Đặc biệt, điều rất quan trọng là quan sát ánh sáng của các vì sao không bị khí quyển thay đổi.

Điều quan trọng không kém trong không gian là điều hướng qua các vì sao. Quan sát các ngôi sao "tham chiếu" được chọn trước, người ta không chỉ có thể định hướng con tàu mà còn xác định vị trí của nó trong không gian.

Trong một thời gian dài, các nhà thiên văn học đã mơ về các đài quan sát trong tương lai trên bề mặt của mặt trăng. Dường như sự vắng mặt hoàn toàn của bầu khí quyển sẽ tạo điều kiện lý tưởng cho các quan sát thiên văn trên vệ tinh tự nhiên của Trái đất, cả trong đêm trăng và trong điều kiện của ngày âm lịch.

Đi qua bầu khí quyển của trái đất, các tia sáng thay đổi hướng thẳng. Do sự gia tăng mật độ của khí quyển, sự khúc xạ của các tia sáng tăng lên khi nó tiếp cận bề mặt Trái đất. Kết quả là, người quan sát nhìn thấy các thiên thể như thể được nâng lên trên đường chân trời theo một góc gọi là khúc xạ thiên văn.

Khúc xạ là một trong những nguồn chính của cả lỗi quan sát hệ thống và ngẫu nhiên. Năm 1906 Newcomb đã viết rằng không có ngành thiên văn học thực tế nào được viết nhiều như hiện tượng khúc xạ, và ngành này sẽ ở trong tình trạng không đạt yêu cầu như vậy. Cho đến giữa thế kỷ 20, các nhà thiên văn học đã thu hẹp các quan sát của họ thành các bảng khúc xạ được biên soạn vào thế kỷ 19. Thiếu sót chính của tất cả các lý thuyết cũ là sự hiểu biết không chính xác về cấu trúc của bầu khí quyển trái đất.

Chúng ta hãy coi bề mặt AB của Trái đất là một hình cầu có bán kính OA = R và biểu diễn bầu khí quyển của Trái đất dưới dạng các lớp đồng tâm với nó aw, 1 thành 1, 2 thành 2... với mật độ tăng dần khi các lớp tiếp cận bề mặt trái đất (Hình 2.7). Sau đó, chùm tia SA từ một ngôi sao rất xa nào đó, bị khúc xạ trong bầu khí quyển, sẽ tới điểm A theo hướng S¢A, lệch khỏi vị trí ban đầu SA hoặc khỏi hướng S²A song song với nó một góc nào đó S¢AS²= r gọi là khúc xạ thiên văn. Tất cả các phần tử của tia cong SA và hướng biểu kiến ​​cuối cùng của nó AS¢ sẽ nằm trong cùng một mặt phẳng thẳng đứng ZAOS. Do đó, sự khúc xạ thiên văn chỉ làm tăng hướng thực tới ngôi sao trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua nó.

Độ cao góc của ngôi sao sáng so với đường chân trời trong thiên văn học được gọi là chiều cao của ngôi sao sáng. Góc S¢AH = sẽ là chiều cao biểu kiến ​​của ngôi sao và góc S²AH = h = h¢ - r là chiều cao thật của nó. Góc z là khoảng cách thiên đỉnh thực sự của ngôi sao và z¢ là giá trị hiển thị của nó.

Giá trị khúc xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố và có thể thay đổi ở mọi nơi trên Trái đất, ngay cả trong ngày. Đối với các điều kiện trung bình, một công thức khúc xạ gần đúng đã thu được:

Dh=-0,9666ctg h¢. (2.1)

Hệ số 0,9666 tương ứng với mật độ khí quyển ở nhiệt độ +10°C và áp suất 760 mm Hg. Nếu các đặc tính của khí quyển khác nhau, thì hiệu chỉnh khúc xạ được tính theo công thức (2.1) phải được hiệu chính với hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất.

Hình 2.7. Khúc xạ thiên văn

Để tính đến khúc xạ thiên văn trong các phương pháp xác định thiên văn, trong quá trình quan sát khoảng cách thiên đỉnh của các ngôi sao, nhiệt độ và áp suất không khí được đo. Trong các phương pháp xác định thiên văn chính xác, khoảng cách thiên đỉnh của các ngôi sao sáng được đo trong khoảng từ 10° đến 60°. Giới hạn trên là do sai số của dụng cụ, giới hạn dưới là do sai số của bảng khúc xạ.

Khoảng cách thiên đỉnh của ngôi sao, được hiệu chỉnh bằng hiệu chỉnh khúc xạ, được tính theo công thức:

Khúc xạ trung bình (bình thường ở nhiệt độ +10°C và áp suất 760 mm Hg. Art.), được tính bằng z¢;

Hệ số tính đến nhiệt độ không khí, được tính từ giá trị nhiệt độ;

b- hệ số tính đến áp suất không khí.

Thuyết khúc xạ đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Ban đầu, giả định ban đầu là mật độ của các lớp khí quyển khác nhau giảm khi chiều cao của các lớp này tăng theo cấp số cộng (Bouguer). Nhưng giả định này sớm được công nhận là không thỏa đáng về mọi mặt, vì nó dẫn đến sự khúc xạ quá ít và nhiệt độ giảm quá nhanh theo độ cao so với bề mặt trái đất.

Newton đưa ra giả thuyết rằng mật độ của khí quyển giảm dần theo độ cao theo quy luật cấp số nhân. Và giả thuyết này hóa ra không đạt yêu cầu. Theo giả thuyết này, hóa ra nhiệt độ trong tất cả các lớp khí quyển phải không đổi và bằng với nhiệt độ trên bề mặt Trái đất.

Tài tình nhất là giả thuyết của Laplace, trung gian giữa hai giả thuyết trên. Trên giả thuyết này của Laplace đã dựa trên các bảng khúc xạ, được đặt hàng năm trong lịch thiên văn của Pháp.

Bầu khí quyển của Trái đất với sự không ổn định của nó (nhiễu loạn, các biến thể khúc xạ) đặt ra giới hạn về độ chính xác của các quan sát thiên văn từ Trái đất.

Khi chọn một địa điểm để lắp đặt các thiết bị thiên văn lớn, khí hậu thiên văn của khu vực trước tiên được nghiên cứu toàn diện, được hiểu là một tập hợp các yếu tố làm biến dạng hình dạng của mặt trước sóng bức xạ của các thiên thể đi qua bầu khí quyển. Nếu mặt trước sóng đến thiết bị không bị biến dạng, thì thiết bị trong trường hợp này có thể hoạt động với hiệu suất tối đa (với độ phân giải gần bằng lý thuyết).

Hóa ra, chất lượng của hình ảnh qua kính thiên văn bị giảm chủ yếu do nhiễu do lớp bề mặt của khí quyển gây ra. Trái đất, do bức xạ nhiệt của chính nó, nguội đi đáng kể vào ban đêm và làm mát lớp không khí liền kề với nó. Nhiệt độ không khí thay đổi 1°C sẽ làm thay đổi chỉ số khúc xạ của nó bằng 10 -6 . Trên các đỉnh núi bị cô lập, độ dày của lớp không khí bề mặt với sự khác biệt đáng kể (độ dốc) về nhiệt độ có thể lên tới vài chục mét. Ở các thung lũng và khu vực bằng phẳng vào ban đêm, lớp này dày hơn nhiều và có thể dày hàng trăm mét. Điều này giải thích việc lựa chọn địa điểm cho các đài quan sát thiên văn trên các đỉnh của rặng núi và trên các đỉnh núi biệt lập, từ đó không khí lạnh dày đặc hơn có thể thoát vào các thung lũng. Chiều cao của tháp kính viễn vọng được chọn sao cho thiết bị nằm trên vùng chính có nhiệt độ không đồng nhất.

Một yếu tố quan trọng trong khí hậu thiên văn là gió trong lớp bề mặt của khí quyển. Bằng cách trộn các lớp không khí lạnh và ấm, nó gây ra sự không đồng nhất về mật độ trong cột không khí phía trên thiết bị. Những điểm bất thường nhỏ hơn đường kính của kính thiên văn dẫn đến hiện tượng mất nét của hình ảnh. Các dao động mật độ lớn hơn (vài mét hoặc lớn hơn) không gây ra biến dạng sắc nét của mặt trước sóng và chủ yếu dẫn đến sự dịch chuyển hơn là làm mờ hình ảnh.

Ở các tầng trên của khí quyển (trong tầng đối lưu), người ta cũng quan sát thấy sự dao động về mật độ và chiết suất của không khí. Nhưng nhiễu loạn trong tầng đối lưu không ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng hình ảnh do các dụng cụ quang học cung cấp, vì độ dốc nhiệt độ ở đó nhỏ hơn nhiều so với ở lớp bề mặt. Những lớp này không gây rung lắc mà tạo ra sự lấp lánh của các vì sao.

Trong nghiên cứu khí hậu thiên văn, một mối quan hệ được thiết lập giữa số ngày trong xanh được ghi lại bởi dịch vụ khí tượng và số đêm phù hợp để quan sát thiên văn. Các khu vực thuận lợi nhất, theo phân tích khí hậu thiên văn của lãnh thổ Liên Xô cũ, là một số khu vực miền núi của các quốc gia Trung Á.

khúc xạ trái đất

Các tia từ các vật thể trên mặt đất, nếu chúng di chuyển một quãng đường đủ dài trong khí quyển, cũng bị khúc xạ. Quỹ đạo của các tia dưới tác động của khúc xạ bị bẻ cong và chúng ta nhìn thấy chúng ở sai vị trí hoặc sai hướng so với vị trí thực của chúng. Trong một số điều kiện nhất định, do khúc xạ mặt đất, ảo ảnh phát sinh - hình ảnh sai của các vật thể ở xa.

Góc khúc xạ của trái đất a là góc giữa hướng nhìn thấy và vị trí thực của vật thể quan sát (Hình 2.8). Giá trị của góc a phụ thuộc vào khoảng cách đến đối tượng được quan sát và vào gradient nhiệt độ thẳng đứng trong lớp bề mặt của khí quyển, trong đó các tia từ các vật thể trên mặt đất truyền đi.

Hình.2.8. Biểu hiện khúc xạ của trái đất khi quan sát:

a) - từ dưới lên trên, b) - từ trên xuống dưới, a - góc khúc xạ của trái đất

Phạm vi tầm nhìn trắc địa (hình học) có liên quan đến khúc xạ mặt đất (Hình 2.9). Chúng tôi giả sử rằng người quan sát đang ở điểm A ở độ cao h H nhất định so với bề mặt trái đất và quan sát đường chân trời theo hướng của điểm B. Mặt phẳng NAS - một mặt phẳng nằm ngang đi qua điểm A vuông góc với bán kính của quả địa cầu, là được gọi là mặt phẳng chân trời toán học. Nếu các tia sáng truyền trong khí quyển theo một đường thẳng, thì điểm xa nhất trên Trái đất mà một người quan sát từ điểm A có thể nhìn thấy sẽ là điểm B. Khoảng cách đến điểm này (tiếp tuyến AB với quả địa cầu) là đường trắc địa (hoặc hình học) phạm vi tầm nhìn D 0 . Đường tròn trên bề mặt trái đất BB là đường chân trời trắc địa (hoặc hình học) của người quan sát. Giá trị của D 0 chỉ được xác định bởi các tham số hình học: bán kính Trái đất R và chiều cao h H của người quan sát và bằng D o ≈ √ 2Rh H = 3,57√ h H, theo hình 2.9.

Hình.2.9. Khúc xạ mặt đất: chân trời toán học (HH) và trắc địa (BB), tầm nhìn trắc địa (AB = D 0)

Nếu người quan sát quan sát một số vật thể nằm ở độ cao h pr so với bề mặt Trái đất, thì phạm vi trắc địa sẽ là khoảng cách AC \u003d 3,57 (√ h H + √ h pr). Những phát biểu này sẽ đúng nếu ánh sáng truyền trong khí quyển theo một đường thẳng. Nhưng không phải vậy. Với sự phân bố bình thường của nhiệt độ và mật độ không khí trong lớp bề mặt, đường cong mô tả quỹ đạo của chùm sáng hướng về Trái đất với mặt lõm của nó. Do đó, điểm xa nhất mà một người quan sát từ A sẽ nhìn thấy sẽ không phải là B, mà là B¢. Phạm vi tầm nhìn trắc địa AB¢, có tính đến khúc xạ, trung bình sẽ lớn hơn 6-7% và thay vì hệ số 3,57 trong các công thức sẽ có hệ số 3,82. Khoảng trắc địa được tính theo công thức

, h - tính bằng m, D - tính bằng km, R - 6378 km

ở đâu h n và h pr - tính bằng mét, D- tính bằng km.

Đối với một người có chiều cao trung bình, phạm vi đường chân trời trên Trái đất là khoảng 5 km. Đối với các nhà du hành vũ trụ V.A. Shatalov và A.S. Eliseev, những người đã bay trên tàu vũ trụ Soyuz-8, phạm vi đường chân trời ở điểm cận địa (độ cao 205 km) là 1730 km và ở điểm cực đại (độ cao 223 km) - 1800 km.

Đối với sóng vô tuyến, hiện tượng khúc xạ hầu như không phụ thuộc vào bước sóng, ngoài nhiệt độ và áp suất, nó còn phụ thuộc vào hàm lượng hơi nước trong không khí. Trong cùng điều kiện thay đổi về nhiệt độ và áp suất, sóng vô tuyến bị khúc xạ mạnh hơn sóng ánh sáng, nhất là ở độ ẩm cao.

Do đó, trong các công thức xác định phạm vi của đường chân trời hoặc phát hiện đối tượng bằng tia radar, sẽ có hệ số 4,08 ở phía trước gốc. Do đó, đường chân trời của hệ thống radar xa hơn khoảng 11%.

Sóng vô tuyến được phản xạ tốt từ bề mặt trái đất và từ ranh giới dưới của sự đảo ngược hoặc một lớp có độ ẩm thấp. Trong một ống dẫn sóng đặc biệt như vậy được hình thành bởi bề mặt trái đất và đáy đảo ngược, sóng vô tuyến có thể lan truyền trên một khoảng cách rất dài. Những tính năng truyền sóng vô tuyến này được sử dụng thành công trong radar.

Nhiệt độ không khí trong lớp bề mặt, đặc biệt là ở phần dưới của nó, không phải lúc nào cũng giảm theo độ cao. Nó có thể giảm với tốc độ khác nhau, nó có thể không thay đổi theo chiều cao (đẳng nhiệt) và nó có thể tăng theo chiều cao (đảo ngược). Tùy thuộc vào độ lớn và dấu của gradient nhiệt độ, hiện tượng khúc xạ có thể ảnh hưởng đến phạm vi của đường chân trời nhìn thấy theo những cách khác nhau.

Độ dốc nhiệt độ thẳng đứng trong bầu khí quyển đồng nhất trong đó mật độ không khí không thay đổi theo độ cao, g 0 = 3,42°C/100m. Xem xét quỹ đạo của chùm tia sẽ là gì ABở các gradient nhiệt độ khác nhau gần bề mặt Trái đất.

Hãy để , tức là nhiệt độ không khí giảm dần theo độ cao. Ở điều kiện này chiết suất cũng giảm dần theo độ cao. Quỹ đạo của chùm sáng trong trường hợp này sẽ bị quay vào bề mặt trái đất với mặt lõm của nó (trong hình 2.9, quỹ đạo AB¢). Khúc xạ như vậy được gọi là tích cực. điểm xa nhất TẠI¢ Người quan sát sẽ nhìn theo hướng của tiếp tuyến cuối cùng với đường đi của tia sáng. Tiếp tuyến này, tức là chân trời nhìn thấy do khúc xạ bằng với chân trời toán học NAS góc D, góc nhỏ hơn đ. Góc đ là góc giữa chân trời toán học và hình học mà không có khúc xạ. Do đó, chân trời nhìn thấy đã tăng lên một góc ( đ- D) và được khai triển thành Đ. > D0.

Bây giờ hãy tưởng tượng rằng g giảm dần, tức là nhiệt độ giảm dần theo độ cao. Sẽ đến một lúc khi gradient nhiệt độ trở nên bằng 0 (đường đẳng nhiệt), và sau đó gradient nhiệt độ trở nên âm. Nhiệt độ không còn giảm nữa mà tăng dần theo chiều cao, tức là đảo ngược nhiệt độ được quan sát. Với sự giảm xuống của gradient nhiệt độ và quá trình chuyển đổi của nó qua 0, đường chân trời nhìn thấy được sẽ ngày càng cao hơn và sẽ đến lúc D trở nên bằng không. Đường chân trời trắc địa nhìn thấy được sẽ tăng lên thành đường chân trời toán học. Bề mặt trái đất dường như thẳng ra, trở nên bằng phẳng. Phạm vi tầm nhìn trắc địa là vô cùng lớn. Bán kính cong của chùm tia trở nên bằng bán kính của quả địa cầu.

Với sự nghịch đảo nhiệt độ thậm chí còn mạnh hơn, D trở nên âm. Chân trời hữu hình đã vượt lên trên chân trời toán học. Đối với người quan sát tại điểm A, có vẻ như anh ta đang ở dưới đáy của một lưu vực khổng lồ. Do có đường chân trời, các vật thể ở xa ngoài đường chân trời trắc địa sẽ nổi lên và có thể nhìn thấy được (như thể đang lơ lửng trong không khí) (Hình 2.10).

Hiện tượng như vậy có thể được quan sát thấy ở các nước vùng cực. Vì vậy, từ bờ biển Canada của Mỹ qua eo biển Smith, đôi khi người ta có thể nhìn thấy bờ biển Greenland với tất cả các tòa nhà trên đó. Khoảng cách đến bờ biển Greenland là khoảng 70 km, trong khi tầm nhìn trắc địa không quá 20 km. Một vi dụ khac. Từ phía Anh của Pas de Calais, từ Hastings, tôi đã nhìn thấy bờ biển Pháp nằm bên kia eo biển ở khoảng cách khoảng 75 km.

Hình.2.10. Hiện tượng khúc xạ bất thường ở các nước vùng cực

Bây giờ hãy giả sử rằng g=g 0 , do đó mật độ không khí không thay đổi theo độ cao (không khí đồng nhất), không có hiện tượng khúc xạ và D=Đ 0 .

Tại g > g 0, chiết suất và mật độ không khí tăng theo độ cao. Trong trường hợp này, quỹ đạo của các tia sáng đối diện với bề mặt trái đất với mặt lồi của nó. Sự khúc xạ này được gọi là tiêu cực. Điểm cuối cùng trên Trái đất mà một người quan sát tại A nhìn thấy sẽ là B². Đường chân trời nhìn thấy AB² bị thu hẹp và chìm xuống một góc (D - đ).

Từ những điều trên, chúng ta có thể hình thành quy tắc sau: nếu mật độ không khí (và do đó, chiết suất) thay đổi dọc theo sự truyền của chùm sáng trong khí quyển, thì chùm sáng sẽ bị uốn cong sao cho quỹ đạo của nó luôn lồi trong hướng giảm mật độ (và chỉ số khúc xạ) của không khí.

Khúc xạ và ảo ảnh

Từ ảo ảnh có nguồn gốc từ Pháp và có hai nghĩa: "phản chiếu" và "tầm nhìn lừa đảo". Cả hai nghĩa của từ này đều phản ánh đúng bản chất của hiện tượng. Ảo ảnh là hình ảnh của một vật thể thực sự tồn tại trên Trái đất, thường được phóng to và biến dạng rất nhiều. Có một số loại ảo ảnh tùy thuộc vào vị trí của hình ảnh liên quan đến đối tượng: trên, dưới, bên và phức tạp. Hiện tượng thường được quan sát nhất là ảo ảnh trên và dưới, xảy ra với sự phân bố bất thường về mật độ (và do đó, chiết suất) dọc theo chiều cao, khi ở một độ cao nhất định hoặc gần bề mặt Trái đất có một lớp tương đối mỏng không khí rất ấm (có chiết suất thấp), trong đó các tia phát ra từ các vật thể trên mặt đất trải qua phản xạ toàn phần bên trong. Điều này xảy ra khi các tia chiếu vào lớp này ở một góc lớn hơn góc phản xạ toàn phần bên trong. Lớp không khí ấm hơn này đóng vai trò là một tấm gương không khí phản chiếu các tia sáng chiếu vào nó.

Ảo ảnh cao cấp (Hình 2.11) xảy ra khi có sự nghịch đảo nhiệt độ mạnh, khi mật độ không khí và chỉ số khúc xạ giảm nhanh theo độ cao. Trong ảo ảnh cao cấp, hình ảnh nằm phía trên đối tượng.

Hình.2.11. ảo ảnh vượt trội

Quỹ đạo của các tia sáng được vẽ trên hình (2.11). Chúng ta hãy giả sử rằng bề mặt trái đất phẳng và các lớp có mật độ bằng nhau nằm song song với nó. Vì mật độ giảm theo chiều cao, nên . Lớp ấm, đóng vai trò của một tấm gương, nằm ở độ cao. Trong lớp này, khi góc tới của các tia sáng bằng chiết suất ( ) thì các tia sáng quay trở lại bề mặt trái đất. Người quan sát có thể đồng thời nhìn thấy chính vật thể đó (nếu nó không nằm ngoài đường chân trời) và một hoặc nhiều hình ảnh phía trên nó - thẳng và ngược.

Hình.2.12. Ảo ảnh vượt trội phức tạp

Trên hình. 2.12 cho thấy một sơ đồ về sự xuất hiện của một ảo ảnh phía trên phức tạp. Bản thân đối tượng được nhìn thấy ab, phía trên là ảnh trực tiếp của nó a¢b¢, đảo ngược in²b² và thẳng trở lại a²¢b²¢. Một ảo ảnh như vậy có thể xảy ra nếu mật độ không khí giảm dần theo độ cao, đầu tiên là từ từ, sau đó là nhanh chóng và lại từ từ. Ảnh ngược chiều nếu các tia ló từ các điểm cực trị của vật cắt nhau. Nếu đối tượng ở xa (ngoài đường chân trời), thì bản thân đối tượng có thể không nhìn thấy được và hình ảnh của nó, được nâng cao lên không trung, có thể nhìn thấy từ khoảng cách rất xa.

Thành phố Lomonosov nằm bên bờ vịnh Phần Lan, cách St.Petersburg 40 km. Thông thường từ Lomonosov St. Petersburg hoàn toàn không nhìn thấy hoặc nhìn thấy rất kém. Đôi khi St. Petersburg có thể nhìn thấy "trong nháy mắt". Đây là một trong những ví dụ về ảo ảnh siêu việt.

Rõ ràng, ít nhất một phần của cái gọi là Trái đất ma quái, đã được tìm kiếm ở Bắc Cực trong nhiều thập kỷ và không bao giờ được tìm thấy, nên được quy cho số lượng ảo ảnh cao hơn. Việc tìm kiếm Sannikov Land đặc biệt kéo dài.

Yakov Sannikov là một thợ săn tham gia buôn bán lông thú. Năm 1811 anh ta lên đường cho những chú chó băng qua băng đến nhóm Quần đảo Siberi mới và từ mũi phía bắc của đảo Kotelny đã nhìn thấy một hòn đảo vô danh trong đại dương. Anh ta không thể đến được, nhưng đã thông báo việc phát hiện ra một hòn đảo mới cho chính phủ. Tháng 8 năm 1886 E.V. Tol, trong chuyến thám hiểm đến Quần đảo Siberi mới, cũng đã nhìn thấy Đảo Sannikov và ghi vào nhật ký của mình: “Đường chân trời hoàn toàn rõ ràng. Theo hướng đông bắc, 14-18 độ, chúng tôi thấy rõ đường viền của bốn mesas, ở phía đông nối liền với vùng trũng. Do đó, thông điệp của Sannikov đã được xác nhận đầy đủ. Do đó, chúng tôi có quyền vẽ một đường chấm trên bản đồ ở một nơi thích hợp và ghi trên đó: "Vùng đất Sannikov".

Tol đã dành 16 năm cuộc đời để tìm kiếm Sannikov Land. Ông đã tổ chức và lãnh đạo ba cuộc thám hiểm đến khu vực Quần đảo Siberia mới. Trong chuyến thám hiểm cuối cùng trên tàu hỏa "Zarya" (1900-1902), đoàn thám hiểm của Tolya đã thiệt mạng mà không tìm thấy Sannikov Land. Không ai khác đã nhìn thấy Sannikov Land. Có lẽ đó là một ảo ảnh xuất hiện ở cùng một nơi vào những thời điểm nhất định trong năm. Cả Sannikov và Tol đều nhìn thấy ảo ảnh của cùng một hòn đảo nằm ở hướng này, chỉ xa hơn nhiều trên đại dương. Có lẽ đó là một trong những đảo De Long. Có lẽ đó là một tảng băng trôi khổng lồ - cả một hòn đảo băng. Những ngọn núi băng như vậy, có diện tích lên tới 100 km2, băng qua đại dương trong vài thập kỷ.

Ảo ảnh không phải lúc nào cũng đánh lừa mọi người. Nhà thám hiểm vùng cực người Anh Robert Scott năm 1902. ở Nam Cực, tôi nhìn thấy những ngọn núi, như thể treo lơ lửng trong không trung. Scott đoán rằng có một dãy núi xa hơn ở phía chân trời. Và quả thực, dãy núi này sau đó đã được nhà thám hiểm vùng cực người Na Uy Raoul Amundsen phát hiện ra chính xác nơi mà Scott đã dự đoán.

Hình.2.13. ảo ảnh kém hơn

Ảo ảnh kém hơn (Hình 2.13) xảy ra khi nhiệt độ giảm rất nhanh theo chiều cao, tức là ở gradien nhiệt độ rất lớn. Vai trò của gương không khí được thực hiện bởi lớp không khí mỏng nhất, ấm nhất trên bề mặt. Ảo ảnh được gọi là ảo ảnh thấp hơn, vì hình ảnh của đối tượng được đặt bên dưới đối tượng. Trong các ảo ảnh thấp hơn, dường như có một mặt nước bên dưới vật thể và tất cả các vật thể đều được phản chiếu trong đó.

Trong nước lặng, tất cả các vật thể đứng trên bờ đều được phản chiếu tốt. Phản xạ trong một lớp không khí mỏng được nung nóng từ bề mặt trái đất hoàn toàn tương tự như phản xạ trong nước, chỉ có không khí đóng vai trò của một tấm gương. Trạng thái không khí trong đó xảy ra ảo ảnh thấp hơn là cực kỳ không ổn định. Rốt cuộc, bên dưới, gần mặt đất, có không khí nóng mạnh, và do đó nhẹ hơn, và bên trên nó - lạnh hơn và nặng hơn. Các luồng khí nóng bốc lên từ mặt đất xuyên qua các lớp không khí lạnh. Do đó, ảo ảnh thay đổi trước mắt chúng ta, mặt “nước” dường như đang gợn sóng. Một cơn gió nhỏ hoặc một cú đẩy là đủ và sự sụp đổ sẽ xảy ra, tức là. sự đảo chiều của các lớp không khí. Không khí nặng nề sẽ lao xuống, phá hủy gương không khí và ảo ảnh sẽ biến mất. Các điều kiện thuận lợi cho sự xuất hiện của các ảo ảnh kém hơn là bề mặt Trái đất đồng nhất, bằng phẳng, diễn ra ở thảo nguyên và sa mạc, và thời tiết nắng dịu.

Nếu ảo ảnh là hình ảnh của một vật thể ngoài đời thực, thì câu hỏi đặt ra - hình ảnh của mặt nước mà những người du hành trong sa mạc nhìn thấy là gì? Rốt cuộc, không có nước trong sa mạc. Thực tế là mặt nước biểu kiến ​​hoặc hồ nước có thể nhìn thấy trong ảo ảnh trên thực tế không phải là hình ảnh của mặt nước mà là của bầu trời. Các bộ phận của bầu trời được phản chiếu trong gương không khí và tạo ra ảo ảnh hoàn chỉnh về mặt nước rực rỡ. Một ảo ảnh như vậy có thể được nhìn thấy không chỉ trong sa mạc hay thảo nguyên. Chúng phát sinh ngay cả ở St. Petersburg và các vùng lân cận vào những ngày nắng trên những con đường nhựa hoặc một bãi biển đầy cát phẳng.

Hình.2.14. ảo ảnh bên

Các ảo ảnh bên xảy ra khi các lớp không khí có cùng mật độ nằm trong khí quyển không nằm ngang như thường lệ mà nằm xiên và thậm chí theo chiều dọc (Hình 2.14). Những điều kiện như vậy được tạo ra vào mùa hè, vào buổi sáng ngay sau khi mặt trời mọc gần bờ đá của biển hoặc hồ, khi bờ biển đã được Mặt trời chiếu sáng, mặt nước và không khí phía trên vẫn còn lạnh. Các ảo ảnh bên đã được quan sát nhiều lần trên Hồ Geneva. Một ảo ảnh bên có thể xuất hiện ở bức tường đá của ngôi nhà được Mặt trời sưởi ấm, và thậm chí ở bên cạnh lò sưởi.

Ảo ảnh thuộc loại phức hợp, hoặc Fata Morgana, xảy ra khi có các điều kiện xuất hiện đồng thời cả ảo ảnh trên và dưới, ví dụ, với sự nghịch đảo nhiệt độ đáng kể ở một độ cao nhất định trên vùng biển tương đối ấm. Mật độ không khí lúc đầu tăng theo độ cao (nhiệt độ không khí giảm), sau đó cũng giảm nhanh (nhiệt độ không khí tăng). Với sự phân bố mật độ không khí như vậy, trạng thái của khí quyển rất không ổn định và có thể thay đổi đột ngột. Do đó, sự xuất hiện của ảo ảnh đang thay đổi trước mắt chúng ta. Những tảng đá và ngôi nhà bình thường nhất, do bị bóp méo và phóng đại nhiều lần, biến thành những lâu đài tuyệt vời của Tiên Morgana trước mắt chúng ta. Fata Morgana được quan sát ngoài khơi bờ biển Ý, Sicily. Nhưng nó cũng có thể xảy ra ở vĩ độ cao. Đây là cách nhà thám hiểm nổi tiếng của Siberia F.P. Wrangel đã mô tả về loài fata morgana mà ông nhìn thấy ở Nizhnekolymsk: “Tác động khúc xạ theo phương ngang đã tạo ra chi fata morgana. Những ngọn núi nằm ở phía nam đối với chúng tôi dường như có nhiều hình dạng méo mó khác nhau và treo lơ lửng trong không trung. Những ngọn núi phía xa dường như là những đỉnh núi bị lật ngược. Con sông bị thu hẹp đến mức bờ đối diện dường như nằm gần túp lều của chúng tôi.

Thí nghiệm của Ptolemy về khúc xạ ánh sáng

Nhà thiên văn học Hy Lạp Claudius Ptolemy (khoảng năm 130 sau Công nguyên) là tác giả của một cuốn sách đáng chú ý được dùng làm sách giáo khoa chính về thiên văn học trong gần 15 thế kỷ. Tuy nhiên, ngoài sách giáo khoa về thiên văn, Ptolemy còn viết cuốn Quang học, trong đó ông phác thảo lý thuyết về tầm nhìn, lý thuyết về gương phẳng và gương cầu và mô tả nghiên cứu về hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Ptolemy bắt gặp hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi quan sát các vì sao. Ông nhận thấy rằng một chùm ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác sẽ bị "vỡ". Do đó, một tia sao đi qua bầu khí quyển của trái đất đến bề mặt trái đất không phải theo đường thẳng mà dọc theo một đường đứt quãng, tức là xảy ra hiện tượng khúc xạ (khúc xạ ánh sáng). Độ cong của đường chùm xảy ra do mật độ không khí thay đổi theo chiều cao.
Để nghiên cứu định luật khúc xạ, Ptolemy đã tiến hành thí nghiệm sau. Anh ấy lấy một vòng tròn và cố định hai thước kẻ có thể di chuyển được trên đó. tôi 1tôi 2(xem tranh). Thước có thể quay quanh tâm đường tròn trên một trục chung O.
Ptolemy nhúng vòng tròn này vào nước có đường kính AB và xoay thước dưới, đảm bảo rằng thước nằm trên một đường thẳng đối với mắt (nếu bạn nhìn dọc theo thước trên). Sau đó, anh ta lấy hình tròn ra khỏi nước và so sánh góc tới α và góc khúc xạ β. Ông đã đo các góc với độ chính xác 0,5°. Những con số mà Ptolemy thu được được trình bày trong bảng.

Ptolemy không tìm ra "công thức" cho mối quan hệ giữa hai dãy số này. Tuy nhiên, nếu bạn xác định sin của các góc này, thì hóa ra tỷ lệ của các sin được biểu thị bằng một số gần như giống nhau, ngay cả với phép đo sơ bộ các góc mà Ptolemy đã sử dụng.

III. Do sự khúc xạ ánh sáng trong bầu không khí tĩnh lặng, vị trí biểu kiến ​​của các ngôi sao trên bầu trời so với đường chân trời...

Các nhà thiên văn học gọi các tia sáng là "lẻ tẻ" - chúng xảy ra đột ngột và không thể đoán trước. Hơn nữa, từ các quan sát, người ta biết rằng hoạt động bùng phát rất dữ dội vốn có ở các sao lùn đỏ. Chúng là những ngôi sao nhỏ hơn Mặt trời của chúng ta và cũng được coi là phù hợp với vai trò "cái nôi của sự sống". Mới đây, các nhà khoa học đã tìm ra nguyên nhân của hiện tượng này.

Sự quan tâm đến hiện tượng bùng phát ở các sao lùn đỏ là điều khá tự nhiên - thực tế là một luồng sáng mạnh như vậy có thể gây tử vong cho một quần thể sinh vật mới nổi hoặc đang phát triển. Nhưng các sao lùn đỏ có các hành tinh, một số trong đó có các điều kiện khá bình thường để tồn tại sự sống.

Trên nền của những ngôi sao khổng lồ, các sao lùn đỏ trông giống như những ngôi sao phát sáng yếu ớt, vì vậy các quan sát của chúng được thực hiện trong một phạm vi gần hạn chế. Trong Thiên hà của chúng ta, trong chòm sao Đại Hùng, có một hệ sao đôi bao gồm hai sao lùn đỏ - chúng cách nhau khoảng 190 đơn vị thiên văn. Trên quy mô của hệ mặt trời, khoảng cách này gấp bốn lần khoảng cách từ Mặt trời đến Sao Diêm Vương.

Hệ thống sao này được gọi là Gliese 412 và đã được nghiên cứu khá kỹ lưỡng. Các ngôi sao của nó, sao lùn đỏ, như sau: ngôi sao đầu tiên - Gliese 412 A có khối lượng bằng một nửa khối lượng Mặt trời và phát sáng yếu hơn nhiều - chỉ đạt 2% độ sáng của ngôi sao của chúng ta. Ngôi sao thứ hai Gliese 412 B nhỏ hơn nhiều và không có độ sáng liên tục. Ngôi sao lớp M6 rất mờ này mờ hơn hàng trăm lần so với người hàng xóm Gliese 412 A! Nhưng những khoảnh khắc sáng nhất của các vệt sao được phát hiện bởi những ngôi sao biến quang như vậy, đây thực sự là "khoảnh khắc sao" của chúng - sự bùng nổ độ sáng mạnh nhất được tìm thấy trong các quan sát.

Lý thuyết bùng phát sao giải thích những hiện tượng này là sự biến đổi trong hệ thống phân cấp phức tạp của từ trường sao chi phối hoạt động của sao. Điều này có thể thấy rõ trên Mặt trời: một tổ hợp hoạt động mới với các đốm được hình thành, nó phát triển và thay đổi, và khi một từ thông mạnh mới xuất hiện, các đường sức được kết nối lại và trong môi trường plasma dẫn điện, một sự biến đổi năng lượng mạnh mẽ xảy ra trên Mặt trời, được coi là một tia sáng. Vụ phóng này có động năng khổng lồ và bay ra khỏi Mặt trời với tốc độ hơn 1000 km/s. Các vụ bùng phát khổng lồ xảy ra trên các sao lùn đỏ, môi trường plasma đối lưu của những ngôi sao này tạo ra hoạt động bùng phát theo cùng một sơ đồ phóng điện.

Vakhtang Tamazyan, giáo sư tại Đại học de Santiago de Compostela (Galicia, Tây Ban Nha), cùng một nhóm đồng nghiệp từ Tây Ban Nha và Armenia, đã xác định và nghiên cứu một ví dụ cực kỳ mạnh mẽ về quá trình bùng phát như vậy: ngôi sao biến quang WX UMa tăng độ sáng của nó bằng cách 15 lần trong 160 giây. Nhiệt độ bề mặt của nó, bằng 2800 K, trong vùng xảy ra sự kiện bùng phát đạt tới 18000 K - đó là nhiệt độ bề mặt của những người khổng lồ xanh thuộc lớp quang phổ B! Nhưng những người khổng lồ xanh cung cấp độ sáng khủng khiếp của chúng bằng một dòng năng lượng liên tục từ độ sâu của ngôi sao. Trong trường hợp của một sao lùn đỏ, nhiệt độ này cho thấy sự nóng lên của một vòng lửa vành nhật hoa, một sự hình thành tích cực trong bầu khí quyển phía trên của một sao lùn đỏ, độ sáng của nó được bắt đầu bởi năng lượng nhận ra của từ trường.

Một sự thay đổi tương tự về độ sáng của vòng vành nhật hoa trên Mặt trời đã được phát hiện trong thí nghiệm không gian Koronas-F tại IZMIRAN mang tên V.I. N. V. Pushkov RAS, khám phá đã được trao Giải thưởng Nhà nước. Thông thường, vành nhật hoa của Mặt trời nóng lên khoảng 2 triệu độ, trong thí nghiệm Koronas-F, người ta quan sát thấy nhiệt độ lên tới 20 triệu độ. Trên các sao lùn đỏ, các ngôi sao lóa điển hình, sự bất ổn định của từ trường phức tạp của chúng được nhận ra theo cách này. Không dễ để ghi lại những hiện tượng này do độ sáng thấp, vì không thể quan sát được các sao lùn đỏ cách Trái đất hơn 60 năm ánh sáng, đây là giới hạn của khả năng kỹ thuật hiện đại.

Vakhtang Tamazyan nhấn mạnh: Cặp sao, bao gồm ngôi sao WX UMa, mang đến cho các nhà nghiên cứu cơ hội duy nhất để "điều tra xem tần suất bùng phát và vị trí tương đối của một cặp sao sáng quay quanh nhau có liên quan với nhau hay không". Nghiên cứu về một hệ sao đôi, trong đó các sao lùn đỏ tương tác với nhau bằng lực hấp dẫn, giúp nghiên cứu câu hỏi về sự kết nối của các quá trình bùng phát và mở rộng hiểu biết về bản chất vật lý của các vết lóa độc nhất trên các sao lùn đỏ.

Đồng thời với việc quan sát ngôi sao WX UMa, một nhóm các nhà thiên văn học đã nghiên cứu thêm bốn hệ thống nhị phân với các sao lùn đỏ, quan sát hoạt động bùng phát của chúng. Không có tia sáng mạnh nào được ghi lại, nhưng tuy nhiên, ba ngôi sao lùn khác trở nên sáng hơn trong các tia sáng và chỉ một trong số chúng không thể hiện hoạt động như vậy trong thời gian quan sát. Vì vậy, hóa ra, đặc điểm bùng phát của sao lùn đỏ không có chu kỳ được tiết lộ. Do đó, các nhà khoa học cho rằng do một số lượng lớn các tia sáng được ghi lại trong các hệ nhị phân trong một thời gian ngắn như vậy, nên rõ ràng chúng xuất hiện do ảnh hưởng của một ngôi sao đồng hành.

Cần lưu ý rằng các sao lùn đỏ hoành hành với các tia sáng không giống như Mặt trời ổn định hơn nhiều của chúng ta về mặt này. Hoạt động bùng phát của Mặt trời bắt nguồn từ nhánh tăng trưởng của mỗi chu kỳ 11 năm, đạt đến cực điểm ở mức tối đa của chu kỳ, giảm xuống mức tối thiểu khi hoạt động của Mặt trời ở mức tối thiểu. Mặc dù các ngoại lệ đối với các xu hướng chung đã được quan sát thấy: vào năm 2003, ngay trước mức tối thiểu, một loạt các vết lóa mặt trời mạnh đã diễn ra, thu hút sự chú ý lớn của các chuyên gia.

Các vết lóa mạnh như vậy trên Mặt trời được gọi là các vết lóa tia X, điểm M và X. Các nghiên cứu về các vết lóa, là biểu hiện năng lượng nhất của hoạt động của mặt trời và sao, được ghi lại và phân tích cẩn thận theo các đài quan sát không gian hiện đại. Bản chất của chúng ngày càng rõ ràng đối với các nhà khoa học, nhưng dự báo về các đợt bùng phát vẫn chỉ mang tính xác suất và chưa chính xác. Nhưng rất có thể khi kiến ​​​​thức được cải thiện, một dự báo như vậy có thể xuất hiện ...