"Мигание" объектов ночного неба

[1valdis]

Для начала поздравлю всех читающих с наступающим/наступившим 2015-м

Несколько раз за последние пару месяцев встречал и участвовал в обсуждениях типа "звезды мигают, а планеты - нет", обсуждения консенсусом не заканчивались. Прямо сейчас надо мной висят Юпитер с Сириусом, посему, имея возможность сравнить, обнаружил занимательную вещь: в то время как Сириус мельтешит всеми цветами начиная от фиолетового до зеленого и оранжевого, Юпитер "застыл" - ни единого изменения в яркости или цвете.

Первое, что пришло в голову пару недель назад, при одном из обсуждений - мельтешение зависит от яркости. Затем вспомнил о том, что вспышки Иридиумов, самые яркие звездообразные объекты неба, тоже очень мигают: в моменты максимальной яркости заметны колебания в +-1 величину или больше. Спустя день, появилась идея получше.

Стал придерживаться гипотезы, что колебания зависят от углового размера объекта, исходя из собственных наблюдений и угловых размеров наблюдаемых объектов в момент наблюдения.
НЕ мигают:

• Луна.
• Юпитер - 43"
• Венера - 35"
• МКС - до 54" в зените

Мигают:

• Сириус - 0,006" и остальные звёзды
• Вспышки спутников COSMO-SkyMed. Размер панели SAR в зените ~1,5" (мигают совсем несильно, почти незаметно)
• Вспышки Иридиумов - угл. диаметр антенны размером 1*2 м в зените равен ~0,11"

Итак, у кого какие соображения по этому поводу?

[Дмитрий Фролов]

Вопрос стар, как мир. Примерно столько же и ответ известен. И у Перельмана разбиралось, и у Эрнеста...

[ROVIAN]

Для начала поздравлю всех читающих с наступающим/наступившим 2015-м

Несколько раз за последние пару месяцев встречал и участвовал в обсуждениях типа "звезды мигают, а планеты - нет", обсуждения консенсусом не заканчивались. Прямо сейчас надо мной висят Юпитер с Сириусом, посему, имея возможность сравнить, обнаружил занимательную вещь: в то время как Сириус мельтешит всеми цветами начиная от фиолетового до зеленого и оранжевого, Юпитер "застыл" - ни единого изменения в яркости или цвете.

Итак, у кого какие соображения по этому поводу?

Всё давно соображено. Звезда - точка, планета - маленький диск. Перемена яркости и цвета совершается независимо , в разные моменты времени, а потому свет от  планеты остаётся неизменным.

[FRIM@N]

Есть замечательная книга  ученого и писателя  Марселя Гиллеса Йозефа Миннарта. Называется она Свет и цвет в природе - Миннарт М.   Ниже я привел небольшой отрывок из этой книги который как раз дает ответы на вопрос ТС. Кому интересно могут ее легко найти поиском.                                                                                                     

                                                      48.Мерцание звезд )
Обратите внимание на то, как мерцает Сириус или какая-либо другая яркая звезда, когда она находится около горизонта. Если смотреть на такую звезду в телескоп, можно заметить ее легкое дрожание. Если смотреть простым глазом, то видно, как меняется яркость звезды, а также ее цвет.
Конечно, мерцание звезд, которое мы наблюдаем,- это не результат изменений, происходящих на самих звездах. Это явление можно объяснить так же, как и мерцание земных источников света (§ 47). Изменения положения звезды вызываются искривлениями световых лучей в потоках холодного и горячего воздуха (в атмосфере всегда имеется и горячий и холодный воздух), особенно в тех мeстax, где теплый слой воздуха проходит над холодным и образует воздушные вихри (рис. 69).
Изменения В яркости возникают потому, что неправильно отклоняющиеся лучи света В некоторых местах над поверхностью Земли концентрируются, а в других местах оказываются сравнительно редкими. Вся картина постоянно смещается (например, из-за ветра), и наблюдатель оказывается то в более, то в менее освещенной области. Изменение в цвете следует приписать небольшой дисперсии при нормальном земном искривлении лучей, в результате которой лучи  звезды проходят несколько различный путь в атмосфере в соответствии с их цветом.
Расчет показывает, что для звезды на высоте 10° над горизонтом расстояние между фиолетовыми и красными лучами должно составлять 28 см на высоте 2000 м и 58 см на высоте 5000 м. Потоки воздуха в общем довольно малы, и часто может случиться, что фиолетовый луч, пройдя через воздушную струю, окажется преломленным, а красный луч пройдет без отклонений (рис. 70). Поэтому моменты, когда звезда становится ярче или слабее в результате мерцания, различны для разных цветов. В последнее время выяснилось. что при мерцании играет роль и дифракция, особенно когда дело касается маленьких воздушных струй на большой высоте.
Меньше всего мерцание заметно у зенита: там при спокойной атмосфере можно лишь изредка заметить мерцание ярких звезд. Чем ближе звезды к горизонту, тем больше они мерцают. Это происходит потому, что здесь нам приходится смотреть сквозь более толстый слой воздуха, и, таким образом, наш взгляд пронизывает большее число воздушных струй (см. рис. 69). Вы никогда не заметите изменений в цвете звезд, находящихся на высоте больше 50 градусов, однако звезды, находящиеся ниже 35 градусов, часто меняются в цвете. Красивее всех мерцает яркий Сириус, видимый в зимние месяцы довольно низко над горизонтом. Звезда обычно мерцает так часто, что трудно сразу понять – что же происходит в действительности. Однако близорукий человек может прекрасно изучить мерцание, держа свои очки в руке и слегка двигая их перед глазами в плоскости их стекол. При этом звезда как бы вытягивается в короткие линии. Удобнее двигать очки кругообразным движением; немного потренировавшись, можно научиться делать это плавно, без рывков (.3-4 вращения в секунду). Вследствие инерции зрительного восприятия (§ 93), можно увидеть  распределенными по окружности все последовательные изменения яркости и цвета звезды. В случае сильного мерцания это представляет собой замечательное зрелище!
Иногда в полоске света, образованной звездой, появляются темные пятна. Это указывает на то, что в такие моменты свет от звезды к нам совсем не поступает. Рассмотрев, во сколько различных цветов окрашены полосы по окружности, можно подсчитать, сколько раз в секунду меняется цвет. Этот метод основан на том, что стекло от очков выполняет функцию не только линзы, но также и слабой призмы (когда вы смотрите не через центр стекла).
Очень красиво мерцают Плеяды; звезды в этой группе расположены близко друг к другу, и согласованность их мерцания дает нам возможность различить отдельные воздушные струи, проходящие перед нами. Посмотрите в один из февральских или мартовских вечеров на Сириус, который в это время сверкает ярче обычного. Понаблюдайте за ним через запотевшее оконное стекло. Вы заметите, что поверхность стекла освещена по-разному, но яркость меняется одновременно по всей освещенной поверхности. Заметим, что наши глаза более чувствительны к изменениям освещенности поверхности, чем к изменениям блеска яркой световой точки.
                                                     49.Как измерить мерцание звезд?
1. Если вы не знаете, каким образом измерить то или иное явление, всегда для начала можно воспользоваться произвольной качественной шкалой. Немерцающую звезду я принимаю за нуль; звезду с наисильнейшим мерцанием, которая видна вблизи горизонта, принимаю за 10; промежуточные состояния между этими двумя отмечаются остальными цифрами. Та кие предварительные шкалы сказывались удивительно полезными при развитии всех естественных наук. Привыкают к обозначениям такой шкалы быстрее, чем этого можно было бы ожидать, а вскоре находится способ проградуировать эту качественную шкалу и количественно.
2. Другим простым способом измерения турбулентности воздуха является определение высоты над горизонтом, на которой исчезают изменения цвета, или высоты, на которой мерцание становится практически незаметным.
3. Число изменений яркости в одну секунду, которое определяется при вращательном движении очков, также дает грубый критерий для измерения мерцания (ср. § 48).
                                                       50. 50.Когда звезды больше всего мерцают?
Сильное мерцание звезд доказывает, что атмосфера неоднородна, что в ней перемешаны слои воздуха различной плотности. Поскольку, однако, эта неоднородность атмосферы обычно связана с определенными метеорологическими условиями, многие думают, что мерцание связано с определенной погодой.
Обычно мерцание увеличивается при низком атмосферном давлении, низкой температуре, большой влажности, больших искривлениях изобар и при большом изменении давления с высотой, причем мерцание бывает гораздо интенсивнее при ветре нормальной силы, чем при ветре очень слабом или очень сильном. Таким образом, спокойствие атмосферы или ее движение зависят от такого большого числа сложных факторов, что в настоящее время невозможно использовать явление мерцания звезд для предсказания погоды.
Интересно отметить, что мерцание становится сильнее, если звезда находится поблизости от облаков; следовательно, в этом случае возникают слои воздуха различной температуры.
Говорят также, что мерцание увеличивается в сумерках. Это может оказаться и ли физиологической оптической иллюзией, или следствием особых атмосферных условий, которые имеют место в это время.
                                                                              51. Мерцание планет
Планеты мерцают гораздо меньше, чем звезды. Нам это кажется несколько странным, поскольку невооруженный глаз не отличает планеты от звезд. Причина этого различия кроется в том, что диски звезд даже в самые большие телескопы кажутся простыми точками самое большее О" ,05), так как они удалены от нас на громадные расстояния, в то же время планеты имеют видимые диаметры от 10 до 68" (Венера) или от 31 до 51" (Юпитер). Таким образом, в случае с планетами через маленький участок на большой высоте в атмосфере пройдет пучок световых лучей, из которых лишь немногие попадут в наш глаз.
Поскольку струи воздуха, как мы знаем, отклоняют луч света всего лишь на несколько секунд дуги, то лучи, сперва попавшие в наш глаз, будут заменены другими лучами из того же пучка; следовательно, яркость совершенно не изменится. Мы заметим изменения в яркости только в том случае, если пучок лучей, первоначально проходивший мимо глаза, теперь попадает в глаз. Однако это изменение будет очень слабым благодаря тому, что лучи проходят много воздушных потоков, одни из которых изгибают лучи по направлению к нашему глазу, другие - в противоположном направлении.
 Когда Юпитер, например, находится на высоте 30 градусов над горизонтом, конус световых лучей, попадающих в наш глаз от планеты, на высоте 2000 М будет иметь диаметр от 60 до 100 СМ. Понятно, что мерцание планеты станет заметным, когда изменение в направлении ее лучей будет того же порядка величины, что и видимый диаметр планеты. Вот почему Венера и Меркурий, которые иногда имеют форму узкого серпа, время от времени заметно мерцают, и вот почему Венера, находящаяся близко от горизонта, изменяется в цвете.

[Грудцын Алексей]

Только хотел спросить - почему вместо принятого  термина "мерцание" используется слово "мигание"?

[strelez]

Так обычно называют мерцание звёзд, начинающие астрономы.

[Diman]

Ну правильно, этот вопрос ещё Перельман обсуждал в "Занимательной астрономии"

[1212Lupus]

Так обычно называют мерцание звёзд, начинающие астрономы.

А специалисты, в отличие от начинающих и мнящих себя уже не начинающими ЛА, также называют эти явления сцинтилляциями. 

[1valdis]

Только хотел спросить - почему вместо принятого  термина "мерцание" используется слово "мигание"?

Извините, пока писал, это слово в голову не пришло

Поскольку струи воздуха, как мы знаем, отклоняют луч света всего лишь на несколько секунд дуги

Вот, собственно, и ответ на все вопросы. И на то, почему Скаймеды мерцают слабо, а Иридиумы - сильно.