Zračenje, fotometrija, atmosferska ekstinkcija
Priredio: dr.sc. Dragan Roša
Kako je energija koju zrače zvijezde ovisna o valnoj duljini (sl.1), to je definicija zvjezdane magnitude (izraz (2) ) ovisna o tehnici mjerenja toka F. Tako npr. razlikujemo vizualnu prividnu veličinu (mv) , fotografsku (mpg) i fotoelektričnu (mpe). Razlika među njima je posljedica drukčije osjetljivosti ljudskog oka, fotografske ploče i fotoelektričnog uređaja na zračenje različitih valnih duljina.
Za neposredno dobivanje informacija o spektralnoj raspodjeli svjetlosnog toka sa zvijezda, provode se opažanja u posebno odabranim valnim duljinama, što se ostvaruje filtrima odgovarajuće propusnosti. Najpoznatiji je tzv. UBV fotometrijski sustav, koji koristi uskopropusne filtre sljedećih karakteristika:
U (ultraljubičasto područje) najveća propusnost na 365 nm
B (plavo područje) najveća propusnost na 440 nm
V (vidljivo područje) najveća propusnost na 550nm .
Pripadne prividne veličine označavaju se U, B i V. Tu su još standardne fotometrijske veličine R (crveno područje, 700nm), I (infracrveno, 900nm), J (1,25 μm), K (2,2μm), L(3,4μm), M (5μm) i L (10,2μm). Posljednjih pet valnih duljina leže u infracrvenom području koje dobro apsorbira Zemljina atmosfera. Pri opažanjima u različitim valnim duljinama (bojama) korisno je definirati tzv. indeks boje (engl. colour index). Ovaj se parametar definira kao razlika prividnih veličina mjerenih u dvije različite boje. Tako je npr. kod UBV sustava široko u upotrebi UB i BV indeks boje. Indeks boje pruža informaciju o kontinuiranom zračenju zvijezde, čija raspodjela ovisi o temperaturi zvjezdane površine. Indeks BV dobro se podudara sa spektralnim tipom zvijezda, čime je ostvarena mogućnost brzog ustanovljavanja spektralnog tipa iz opažanja. Uslijed utjecaja međuzvjezdane apsorpcije na česticama prašine, svjetlost sa zvijezda postaje “crvenija”. Detaljno proučavanje zvjezdanih spektara pokazuje da isti spektralni tip zvijezda može imati različiti indeks boje, što je posljedica činjenice da međuzvjezdana prašina puno više apsorbira u plavom spektralnom području negoli u crvenom. Kod određivanja prividnih veličina potrebno je uzeti u obzir i slabljenje sjaja objekta uslijed apsorpcije njegove svjetlosti u Zemljinoj atmosferi. Ova se pojava naziva atmosferska ekstinkcija. Opažani svjetlosni intenzitet (I) zvijezde općenito ovisi o debljini t sloja Zemljine atmosfere, koji se nalazi između izvora i opažača:
I = I0 e-kτ(7)
pri čemu je I0 intenzitet izvora, a k koeficijent apsorpcije. Koeficijent apsorpcije složeno ovisi o zenitnoj udaljenosti objekta, geometrijskom i fizikalnom stanju Zemljine atmosfere, kao i o valnoj duljini svjetlosti. Obično se određuje eksperimentalno. U sljedećoj tablici dane su vrijednosti promjene prividne veličine zvijezde (Δm) uslijed atmosferske ekstinkcije za neke zenitne udaljenosti (podaci se odnose na valnu duljinu λ = 550nm).
zenitna udaljenost |
Δm |
zenitna udaljenost |
Δm |
zenitna udaljenost |
Δm |
zenitna udaljenost |
Δm |
(o) |
(m) |
(o) |
(m) |
(o) |
(m) |
(o) |
(m) |
0 |
0,00 |
20 |
0,01 |
30 |
0,04 |
40 |
0,08 |
50 |
0,14 |
60 |
0,25 |
65 |
0,34 |
70 |
0,48 |
72 |
0,55 |
74 |
0,85 |
76 |
0,77 |
78 |
0,93 |
80 |
1,15 |
81 |
1,30 |
82 |
1,47 |
83 |
1,69 |
83,5 |
1,82 |
84 |
1,96 |
84,5 |
2,13 |
85 |
2,32 |
85,2 |
2,41 |
85,4 |
2,50 |
85,6 |
2,60 |
85,8 |
2,71 |
86,0 |
2,82 |
86,1 |
2,89 |
86,2 |
2,95 |
86,3 |
3,02 |
86,4 |
3,09 |
86,5 |
3,16 |
86,6 |
3,22 |
86,7 |
3,31 |
86,8 |
3,39 |
86,9 |
3,47 |
87,0 |
3,56 |