Цвета, которые звезды видят человеческие глаза, — сложная тема. Хотя все звезды излучают свет по всему электромагнитному спектру, длины волн, которые видны человеческому глазу, заставляют звезды казаться белыми, синими, красными или желтыми. Так бывают ли звезды действительно синими или зелеными? Давайте подробнее рассмотрим науку, стоящую за звездными цветами.
Звезды — это массивные шары горячего газа, которые производят свет посредством ядерных реакций синтеза в своих ядрах. Они излучают свет по всему электромагнитному спектру, но длины волн, видимые человеческому глазу, делают большинство звезд белыми или оттенками синего, красного и желтого. Звезды никогда не бывают зелеными, потому что длины волн, необходимые для создания зеленого цвета, попадают в низкоэмиссионную часть спектра звезды.
Чтобы понять, почему мы видим определенные цвета звезд, нам нужно сначала рассмотреть, как звезды производят свет. Звезды генерируют энергию посредством ядерного синтеза водорода в гелий в своих чрезвычайно горячих и плотных ядрах. Это производит фотоны по всему электромагнитному спектру, от длинноволновых радиоволн до коротковолновых гамма-лучей.
Сочетание длин волн, излучаемых звездой, зависит от температуры ее поверхности. Более горячие звезды смещают большую часть своего излучения в сторону более коротких, синих длин волн. Более холодные звезды излучают больше более длинных, красных длин волн. Но звезды излучают некоторый уровень света по всему электромагнитному спектру.
Из всех этих длин волн человеческий глаз может видеть только небольшое окно примерно от 380 до 750 нанометров. Этот диапазон называется видимым спектром света. Видимый спектр можно разбить на следующие диапазоны длин волн и соответствующие цвета:
| Длина волны (нм) | Цвет |
|---|---|
| 380-450 | Фиолетовый |
| 450-485 | Синий |
| 485-500 | Голубой |
| 500-565 | Зеленый |
| 565-590 | Желтый |
| 590-625 | Оранжевый |
| 625-750 | Красный |
Когда все цвета видимого спектра смешиваются в равной степени, мы воспринимаем белый свет. Изменяя смесь длин волн, мы получаем различные воспринимаемые цвета.
Теперь давайте посмотрим, как полный спектр света звезды отображается в видимом диапазоне, который мы можем видеть. Горячие голубые звезды излучают больше света в коротковолновом конце, в то время как более холодные красные звезды излучают больше в длинноволновом конце. Но звезды излучают по крайней мере немного света в большей части спектра.
Когда мы объединяем спектр звезды с видимыми диапазонами, мы обнаруживаем, что горячие голубые звезды кажутся голубыми или сине-белыми, в то время как холодные красные звезды кажутся красными или оранжевыми. Звезды около средних температур, как наше Солнце, кажутся белыми с желтым оттенком.
Но обратите внимание, что в звездных спектрах есть провал прямо в зеленой части видимого спектра около 500 нм. Звезды излучают относительно мало света в зеленых длинах волн по сравнению с красными или синими. Это означает, что звезды никогда не будут казаться нам чисто зелеными.
Так почему же звездам не хватает зеленого света? В основном это сводится к механике того, как свет генерируется в звездах.
Горячие звезды производят много синего света из высокоэнергетических реакций и ионизированного водорода и гелия. Более холодные звезды все еще содержат ионизированные элементы, которые производят красный и инфракрасный свет.
Но около 6000–10000 К типичные звездные температуры не производят много ионных переходов, особенно в зеленых длинах волн. Это оставляет провал в спектре, который мы видим как белые звезды.
По сути, физика ядерных реакций в звездах благоприятствует производству синего, красного и инфракрасного света по сравнению с зеленым светом в видимом спектре. Звезды излучают во всем спектре, но имеют внутреннюю щель в зеленых длинах волн.
Хотя обычные звезды не кажутся зелеными, астрономы обнаружили несколько редких исключений, когда звезды могут казаться зелеными:
Но это временные эффекты и не примеры настоящих зеленых звезд. Ни одна стабильная, долгоживущая звезда никогда не наблюдалась как зеленая.
В конце концов, звезды — это массивные шары плазмы, которые излучают свет по всему электромагнитному спектру. Но сочетание длин волн в звездных спектрах в сочетании с ограниченным набором видимых цветов, которые видят люди, означает, что звезды в подавляющем большинстве кажутся нам белыми, синими, красными, оранжевыми или желтыми, но не зелеными.
Внутренний зазор, который многие звезды демонстрируют в зеленых длинах волн около 500 нм, означает, что настоящие зеленые звезды не считаются возможными. Итак, хотя звезды и производят захватывающие цвета, настоящие зеленые звезды остаются предметом научной фантастики.