Выйдите на улицу тёмной безлунной ночью. Посмотрите наверх. Если это декабрь или январь, обратите внимание на Бетельгейзе, горящую красным светом на плече Ориона, и Ригель, ярко-голубую звезду у его колена. Через месяц в созвездии Возничий появится жёлтая Капелла.
Если это июль, отыщите Вегу, голубой сапфир Лиры, или Антарес, оранжево-красное сердце Скорпиона.
Зелёных звёзд нет! В любое время года в небе можно обнаружить разные звёзды. Большинство выглядят белыми, но у самых ярких проявляется цвет. Красный, оранжевый, жёлтый, голубой – почти все цвета радуги… Но, погодите-ка, а где же зелёные? Разве не должны мы видеть и такие?
Нет. Это очень частый вопрос, и никаких зелёных звёзд мы не видим. И вот, почему.
Возьмите паяльную лампу (можно мысленно) и разогрейте брусок железа. Сначала он будет светиться красным, потом оранжевым, потом бело-голубым. Потом он расплавится. Лучше использовать прихватку.
Почему он светится? Любое вещество температуры выше абсолютного нуля (около -273 °C) испускает свет. Количество света и длина его волны зависит от температуры. Чем теплее объект, тем короче длина волны.
Холодные объекты излучают радиоволны. Очень горячие излучают ультрафиолет или рентгеновские лучи. В очень узком диапазоне температур горячие объекты будут испускать видимый свет, длины волн грубо от 300 нм до 700 нм.
Необходимо учесть, что объекты не испускают свет на одной длине волны. Они испускают фотоны в диапазоне длин волн. Если бы вы использовали некий детектор, чувствительный к длинам волн света, излучаемого объектом, а затем построили бы количество этих волн на графике, то получили бы кривобокий график под названием «характеристика излучения чёрного тела» (почему он так называется, неважно, но если вам интересно, можете поискать. Только включите фильтр поисковой выдачи. Серьёзно). Она немного похожа на колокол кривой нормального распределения, но на малых длинах волн она падает быстрее, а на больших – медленнее.
Вот примеры нескольких кривых для различных температур:
По оси х откладывается длина волны (или цвет, если хотите), и для справки на график наложен спектр видимых цветов. Можно отметить характерную колоколообразную форму. У горячих объектов пик смещается влево, к более коротким волнам.
У объекта температурой 4500 Кельвинов (порядка 4200 °C) пик находится в оранжевой части спектра. Разогрейте его до 6000 К (примерно температура Солнца, 5700 °C), и пик переместится в зелёно-голубую область. Разогрейте ещё, и пик переместиться в голубую область, или ещё дальше, к более коротким длинам волн. Самые горячие звёзды излучают большую часть света в ультрафиолете, на более коротких волнах, чем те, что мы видим невооружённым глазом.
Хм, секундочку. Если у Солнца пик находится в зелёно-голубой области, почему оно не выглядит зелёно-голубым? Это ключевой вопрос. Всё дело в том, что хотя пик приходится на зелёно-голубую область, оно испускает свет и других цветов.
Посмотрите на график объекта с температурой, близкой к солнечной. Пик приходится на зелёно-голубую область, поэтому большая часть фотонов испускается там. Но испускаются и синие, и красные фотоны. Глядя на Солнце, мы видим все эти цвета разом. Наши глаза смешивают их и выдают один цвет – белый. Да, белый. Некоторые говорят, что Солнце жёлтое, но если бы оно реально было жёлтым, тогда облака и снег тоже были бы жёлтыми (весь снег целиком, а не только та часть у вас во дворе, где гуляет собака).
Поэтому Солнце не выглядит зелёным. Но можем ли мы поиграться с температурой, чтобы получить зелёную звезду? Может быть, такую, которая чуть теплее или холоднее Солнца?
Оказывается, что не можем. Более тёплая звезда будет выдавать больше голубого цвета, а холодная – больше красного, и в любом случае наши глаза не увидят там зелёного. Вину за это нужно возлагать не на звёзды (не полностью, по крайней мере), а на нас самих.
В наших глазах есть светочувствительные клетки, колбочки и палочки. Палочки – это датчики яркости, они не различают цветов. Колбочки видят цвета, и их бывает три вида: чувствительные к красному, синему и зелёному. Когда на них падает цвет, каждая возбуждается по-разному: красный цвет возбуждает красные колбочки, а синие и зелёные остаются к нему равнодушными.
Большинство объектов не излучают и не отражают единственный цвет, поэтому колбочки возбуждаются все сразу, но в разной степени. К примеру, апельсин возбуждает красные колбочки в два раза сильнее зелёных, и оставляет синие в покое. Когда мозг получает сигнал от трёх колбочек, он говорит: «Наверно, это оранжевый объект». Если зелёные колбочки видят столько же света, сколько красные, а синие ничего не видят, мы интерпретируем цвет, как жёлтый. И так далее.
Поэтому, единственный способ для звезды выглядеть зелёной – это излучать только зелёный свет. Но из графика выше видно, что это невозможно. Любая звезда, испускающая зелёный, будет испускать также довольно много красного и голубого, что сделает её белой. Изменение температуры звезды превратит её в оранжевую, жёлтую, красную или голубую, но зелёную сделать не получится. Наши глаза просто не увидят её такой.
Поэтому зелёных звёзд не бывает. Излучаемые звёздами цвета и то, как наши глаза интерпретируют их, гарантирует это.
Но меня это не беспокоит. Если вы посмотрите в телескоп и увидите сияющую Вегу или румяный Антарес, или тёмно-оранжевый Арктур, вас это тоже не будет сильно волновать. Звёзды бывают не всех цветов, но их достаточно, и благодаря этому они удивительно прекрасны.
