« »

пятница, 24 августа 2012 г.

Про Вселенную и ее цвета

Пролог.

Долгими летними темными вечерами, когда делать особо нечего, и пойти не к кому, в голову приходят разные мысли о Вселенной. Если удается их записать, иногда получается статья, иногда - сценарий, иногда ничего не получается. Понимая, что одна голова хорошо, а много - еще лучше, принято решение выставить на ваш суд плоды этих размышлений, направленных прежде всего на то, чтобы пообщаться с вами о мире, в котором мы живем, на нормальном, обычном русском языке - без формул и словесных вывертов. А если в процессе общения выяснится, что материал неплох и стоит им заняться более серьезно, например, исправить, дополнить, углубить, а затем сделать, скажем, продолжение своего Nebulacast'а или сюжет для нового Пульса, это ж всем пойдет только на пользу, ведь правда?

Итак, представляем первый текст из этой серии. Конструктивные замечания, направленные на улучшение читабельности и понимаемости текста - принимаются! :)

Про Вселенную и ее цвета.


Цвет – нечто, к чему благодаря устройству наших глаз, мы так привыкли, что о нем как правило и не задумываемся. Почему трава зеленая, а Солнце желтое? Почему небо голубое днем а вечером красное? И так далее.

Но во Вселенной цвет несет очень важную информацию  1) о природе объекта, создающего этот свет и 2) о составе среды между нами и этим объектом, через которую этот свет распространяется.

Если оставить за скобками спектральный анализ – отдельную, большую и очень интересную тему – а просто смотреть на цвет приходящего от объекта света, можно судить о таких вещах.

(из Википедии)

Во-первых, это конечно, температура объекта. Как известно из физики, температура – мера энергии тела, и чем выше его температура, тем выше частота излучаемого им света и короче длина его волны. Значит, в идеале, радиоволны отвечают слабо нагретым телам, визуальный диапазон – сильно нагретым, а рентгеновские, и, тем более, гамма лучи приходят к нам от объектов с исключительно высокими энергиями. В принципе, то, что мы и наблюдаем. 

 (с сайта dwalls.ru)

Во-вторых цвет закатов говорит нам о том, что свет такого домашнего, желтого солнца становится у горизонта кроваво-красным не потому, что предвещает беду. Просто частички пыли преломляют свет разных длин волн по-разному, рассеивая синюю и направляя в наш глаз красную его составляющую. Опять чистая физика. Как будет вести себя такой же свет от звезд, попадая в космосе в облако пыли? Правильно, он покраснеет, ну то есть приходящий свет с длинами волн короче красного будет рассеян в пространстве, а к нам придет его красная и даже инфракрасная составляющая. Точно зная, тип звезды, от которой идет к нам этот свет, астроном может четко сказать, даже не видя перед собой облака пыли, что оно там есть.


В третьих, по цвету можно судить о движении объекта - известный эффект Допплера. И в крайних проявлениях этого эффекта астрономы ищут голубые энергичные галактики на краю Вселенной ... в инфракрасном диапазоне! Вот до чего доводит расширение Вселенной!


(снова Википедия)


В четвертых, то, как мы воспринимаем цвета, очень сильно зависит от нашего опыта, и диапазон восприятия весьма ограничен, как ни прискорбно это признать. Но у Вселенной-то нет этих ограничений, небесные тела могут излучать во всем, во всем диапазоне, из которого мы как фильтрами выбираем глазами то, что можем увидеть! Причем, фотопленки все видят цвета по-своему и совсем не так, как наш глаз, а ПЗС- матрице вообще понятие цвета неизвестно, она просто снимает все, что может через поставленный перед нею фильтр – будет это красный, синий, зеленый или фильтр ионизованного альфа-водорода. Поэтому все известные нам художественные снимки космоса – в той или иной степени лишь очень "приблизительное" приближение к тому, что мог бы увидеть глаз, будь он размером, скажем с телескоп АНТУ Европейской Южной Обсерватории и чувствительность как у лучшей ПЗС-камеры в мире.



Астрономы, в принципе, давно уже бросили заморачиваться всеми этими размышлениями и говорят теперь об «условных цветах» и «цветовом кодировании» - это когда цвета на снимке показывают не то, что видит глаз а лишь свет, находящийся в определенном диапазоне длин волны – например, линии кислорода II, серы и водорода альфа (так называемая, палитра телескопа Хаббл). Рентгеновские и другие телескопы, которые снимают заведомо невидимые глазу лучи, применяют цветовое кодирование практически с самого начала. 

(c сайта Чандры,
Credits: X-ray: NASA/CXC/SAO/J.DePasquale; IR: NASA/JPL-Caltech; Optical: NASA/STScI)
И сейчас получили популярность составные, композитные снимки, наподобие вот этого, когда данные Чандры закодированы синим цветом, данные визуального диапазона от телескопа Хаббл – желтым, а инфракрасного телескопа Спитцер -  красным. Знающий человек, когда смотрит на эти снимки всегда скажет – о, тут у вас старенькие красные звезды, тут облака пыли, а тут – область интенсивного формирования звезд, о чем можно судить по резким ультрафиолетовым лучам, а вот тут – что-то очень суровое, дающее очень высокие температуры и светящееся в рентгеновском диапазоне. Уж не черная ли дыра там часом?

 Вот так, зная условия съемки (диапазоны, фильтры, выдержка), можно судить по фотографии о том, что перед нами, какая у него температура, как оно движется, и с чем взаимодействует.

(опять с сайта Чандры.)

Картина становится все полнее и полнее, если накладывать в виде слоев все новые и новые данные других диапазонов электромагнитного спектра.

(и снова c сайта Чандры
Credits: X-ray: NASA/CXC/SAO; IR & UV: NASA/JPL-Caltech; Optical: NASA/STScI)

Поэтому, когда вы смотрите на высокохудожественные цветные снимки объектов Вселенной, всегда помните о естественных ограничениях своих светоприемников – глаз и, наслаждаясь великолепной цветовой палитрой звезд, туманностей и галактик, учитесь читать эти снимки, что называется, «между строк»...

Комментариев нет: