Наш Всесвіт складається з декількох трильйонів галактик. Сонячна система знаходиться всередині досить великої галактики, загальна кількість яких у Всесвіті обмежена кількома десятками мільярдів одиниць.

У нашій галактиці міститься 200-400 мільярдів зірок. 75% з них тьмяні червоні карлики, і лише кілька відсотків зірок в галактиці схожі на жовті карлики, спектральному типу зірок, до якого належить і наше. Для земного спостерігача наше Сонце знаходиться в 270 тисяч разів ближче найближчої зірки (). У той же час світність зменшується прямо пропорційно зменшенням відстані, тому видима яскравість Сонця на земному небі на 25 зоряних величин або в 10 мільярдів разів більше видимої світності найближчої зірки (). У зв'язку з цим з-за сліпучого світла Сонця на денному небі не помітні зірки. Схожа проблема зустрічається при спробах сфотографувати екзопланети у близьких зірок. Крім Сонця днем ​​можна побачити, Міжнародну космічну станцію (МКС) і спалаху супутників першого сузір'я Ірідіум. Це пояснюється тим, що Місяць, деякі і ШСЗ (штучні супутники Землі) на земному небі виглядають набагато яскравіше найяскравіших зірок. Наприклад, видимий блиск Сонця дорівнює -27 зоряних величин, у Місяця в повній фазі -13, у спалахів супутників першого сузір'я Ірідіум -9, у МКС -6, у Венери -5, у Юпітера і Марса -3, у Меркурія -2 , у Сіріуса (найяскравішої зірки) -1.6.

Шкала зоряних величин видимого блиску різних астрономічних об'єктів є логарифмічною: різниця у видимому блиску астрономічних об'єктів на одну зоряну величину відповідає різниці в 2,512 раз, а різниця в 5 зоряних величин відповідає різниці в 100 раз.

Чому не видно зірок в місті?

Крім проблем спостереження зірок на денному небі існує проблема спостереження зірок на нічному небі в населених пунктах (поблизу великих міст і промислових підприємств). Світлове забруднення в цьому випадку викликано штучним випромінюванням. Прикладом такого випромінювання можна назвати вуличне освітлення, підсвічені рекламні плакати, газові факели промислових підприємств, прожектори розважальних заходів.

У лютому 2001 року любитель астрономії з США Джон Е.Бортль створив світлову шкалу для оцінки світлового забруднення неба і опублікував її в журналі Sky & Telescope. Ця шкала складається з дев'яти поділів:

1. Абсолютно темне небо

При такому нічному небі на ньому не тільки чітко видно, але окремі хмари Чумацького Шляху відкидають ясні тіні. Також в деталях видно і зодіакальною світло з протівосіянія (відображення сонячного світла від пилинок знаходяться по інший бік від лінії Сонце-Земля). На небі неозброєним оком видно зірки до 8 зоряної величини, фонова яскравість неба становить 22 зіркових величини на квадратну кутову секунду.

2. Натуральне темне небо

При такому нічному небі на ньому добре видно Чумацький Шлях в деталях і зодіакальний світло разом з протівосіянія. Неозброєний очей показує зірки з видимою яскравістю до 7.5 зоряних величин, фонова яскравість неба близька до 21.5 зоряної величини на квадратну кутову секунду.

3. Сільське небо

При такому небі зодіакальний світло і Чумацький шлях продовжує бути добре видимим з мінімумом деталей. Неозброєний очей показує зірки до 7 зоряної величини, фонова яскравість неба близька до 21 зоряної величини на квадратну кутову секунду.

4. Небо перехідною місцевості між селами і передмістями

При такому небі Чумацький Шлях і зодіакальний світло продовжує бути видимим з мінімум деталей, але лише частково - високо над рівнем горизонту. Неозброєний очей показує зірки до 6.5 зоряної величини, фонова яскравість неба близька до 21 зоряної величини на квадратну кутову секунду.

5. Небо околиць міст

При такому небі, зодіакальний світло і Чумацький Шлях видно вкрай рідко, в ідеальних погодних і сезонних умовах. Неозброєний очей показує зірки до 6 зоряної величини, фонова яскравість неба близька до 20.5 зоряної величини на квадратну кутову секунду.

6. Небо передмість міст

При такому небі, зодіакальний світло не спостерігається ні за яких умов, а Чумацький шлях з працею проглядається тільки в зеніті. Неозброєний очей показує зірки до 5.5 зоряної величини, фонова яскравість неба близька до 19 зоряної величини на квадратну кутову секунду.

7. Небо перехідною місцевості між передмістями і містами

На такому небі, ні за яких умов не спостерігається ні зодіакальний світло, ні Чумацький шлях. Неозброєний очей показує зірки тільки до 5 зоряної величини, фонова яскравість неба близька до 18 зоряної величини на квадратну кутову секунду.

8. Міське небо

На такому небі неозброєним оком можна помітити лише кілька найяскравіших розсіяних зоряних скупчень. Неозброєний очей показує зірки тільки до 4.5 зоряної величини, фонова яскравість неба менше 18 зоряних величин на квадратну кутову секунду.

9. Небо центральній частині міст

На подібному небі із зоряних скупчень можна побачити лише. Неозброєний очей в кращому випадку показує зірки до 4 зоряної величини.

Світлове забруднення від житлових, промислових, транспортних та інших об'єктів економіки сучасної людської цивілізації призводить до необхідності створення найбільших астрономічних обсерваторій у високогірних районах, які максимально віддалені від об'єктів економіки людської цивілізації. У цих місцях дотримуються спеціальні правила щодо обмеження вуличного освітлення, мінімального руху транспорту вночі, будівництва житлових будинків та транспортної інфраструктури. Схожі правила діють в спеціальних охоронних зонах найстаріших обсерваторій, які розташовані поблизу великих міст. Наприклад, в 1945 році в радіусі 3 км навколо Пулковської обсерваторії поблизу Санкт-Петербурга була організована захисна паркова зона, в якій було заборонено велике житлове або промислове виробництво. В останні роки почастішали спроби організації будівництва житлових будинків в цій захисній зоні в зв'язку з високою вартістю землі поблизу одного з найбільших мегаполісів Росії. Схожа ситуація спостерігається навколо астрономічних обсерваторій в Криму, які знаходяться в регіоні вкрай привабливому для туризму.

На зображенні від NASA добре видно, що найбільш сильно освітлені райони Західної Європи, східної частини континентальної частини США, Японії, прибережної частини Китаю, Близького Сходу, Індонезії, Індії, південного узбережжя Бразилії. З іншого боку мінімальну кількість штучного світла характерно для полярних областей (особливо Антарктиди і Гренландії), районів Світового океану, басейнів тропічних річок Амазонка і Конго, високогірного плато Тибету, пустельних районів північної Африки, центральній частині Австралії, північних районів Сибіру і Далекого Сходу.

У червні 2016 року в журналі Science була опублікована докладне дослідження по темі світлового забруднення різних регіонів нашої планети ( "The new world atlas of artificial night sky brightness"). Дослідження показало, що понад 80% жителів планети і більше 99% жителів США і Європи живуть в умовах сильного світлового забруднення. Більше третини жителів планети не мають змоги спостерігати Чумацький Шлях, серед них 60% європейців і майже 80% північноамериканців. Екстремальне світлове забруднення характерно для 23% земної поверхні між 75 градусами північної широти і 60 градусами південної широти, а також для 88% поверхні Європи і майже половини поверхні США. Крім того в дослідження відзначається, що енергозберігаючі технології з перекладу вуличного освітлення з ламп розжарювання на світлодіодні лампи призведе до зростання світлового забруднення приблизно в 2.5 рази. Це пов'язано з тим, що максимум світлового випромінювання світлодіодних ламп з ефективною температурою в 4 тисячі кельвінів доводиться на сині промені, де сітківка людського ока має максимальну світлочутливістю.

Згідно з дослідженням максимальне світлове забруднення спостерігається в дельті Нілу в районі Каїра. Це обумовлено надзвичайно високою щільністю населення єгипетського мегаполісу: 20 мільйонів жителів Каїра живуть на площі в половину тисячі квадратних кілометрів. Це означає середню щільність населення в 40 тисяч чоловік на квадратний кілометр, що приблизно в 10 разів більше середньої щільності населення в Москві. У деяких районах Каїра середня щільність населення перевищує 100 тисяч чоловік на квадратний кілометр. Інші області з максимальною засвіченням знаходяться в областях міських агломерацій Бонн-Дортмунд (поблизу кордону між Німеччиною, Бельгією та Нідерландами), на Паданськой рівнині в північній Італії, між містами США Бостон і Вашингтон, навколо англійських міст Лондон, Ліверпуль і Лідс, а також в районі азіатських мегаполісів Пекін і Гонконг. Для жителів Парижа необхідно проїхати як мінімум 900 км до Корсики, центральної Шотландії або провінції Куенка в Іспанії, щоб побачити темне небо (рівень світлового забруднення менше 8% від природного освітлення). А щоб жителю Швейцарії побачити надзвичайно темне небо (рівень світлового забруднення менше 1% від природного освітлення), то йому доведеться подолати вже більше 1360 км до північно-західної частини Шотландії, Алжиру або України.

Максимальний ступінь відсутності темного неба характерна для 100% території Сінгапуру, 98% території Кувейту, 93% Об'єднаних Арабських Еміратів (ОАЕ), 83% Саудівської Аравії, 66% Південній Кореї, 61% Ізраїлю, 58% Аргентини, 53% Лівії та 50% Трінідад і Тобаго. Можливість спостерігати Чумацький Шлях відсутня у всіх жителів невеликих держав Сінгапур, Сан-Марино, Кувейт, Катар і Мальта, а також у 99%, 98% і 97% жителів ОАЕ, Ізраїлю та Єгипту відповідно. Країнами з найбільшою часткою території, де відсутня можливість спостерігати Чумацький Шлях, є Сінгапур і Сан-Марино (по 100%), Мальта (89%), Західний берег (61%), Катар (55%), Бельгія і Кувейт (по 51 %), Тринідад і Тобаго, Нідерланди (по 43%) і Ізраїль (42%).

З іншого боку мінімальним світловим забрудненням відрізняються Гренландія (лише 0.12% її території має засвіченим небом), Центральноафриканська Республіка (ЦАР) (0.29%), тихоокеанська територія Ніуе (0.45%), Сомалі (1.2%) і Мавританія (1.4%).

Незважаючи на триваюче зростання світової економіки разом зі збільшенням енергоспоживання спостерігається і зростання астрономічної освіченості населення. Яскравим прикладом цього стала щорічна міжнародна акція "Година Землі" по виключенню світла більшістю населення в останню суботу березня. Спочатку ця акція була задумана Світовим фондом дикої природи (WWF), як спроба популяризації енергозбереження та зниження викидів парникових газів (боротьба з глобальним потепління). Однак разом з тим придбав популярність і астрономічний аспект акції - прагнення зробити небо мегаполісів більш пристосованим для аматорських спостережень хоча б на нетривалий час. Вперше акція була здійснена в Австралії в 2007 році, а вже в наступному році вона набула поширення в усьому світі. З кожним роком в акції бере все більше число учасників. Якщо в 2007 році в акції брало участь 400 міст 35 країн світу, то в 2017 році брали участь вже понад 7 тисяч міст 187 країн світу.

Разом з тим можна відзначити мінуси акції, які полягають в підвищеному ризику аварій в енергосистемах світу через різке одночасного вмикання та вимикання величезної кількості електроприладів. Крім того статистика говорить про сильну кореляції відсутності вуличного освітлення з ростом травматизму, вуличної злочинності та іншими надзвичайними подіями.

Чому не видно зірок на знімках з МКС?

На знімку добре видно вогні Москви, зеленувате світіння полярного сяйва на горизонті, і відсутність зірок на небі. Величезна різниця між яскравістю Сонця і навіть найбільш яскравими зірками призводить до неможливості спостереження зірок не тільки на денному небі з поверхні Землі, але і з космосу. Цей факт добре показує, наскільки велика роль "світлового забруднення" від Сонця в порівнянні з впливом земної атмосфери на астрономічні спостереження. Проте, факт відсутності зірок на знімках неба при пілотованих польотах на Місяць став одним з ключових "доказів" конспірологічної теорії про відсутність польотів астронавтів NASA на Місяць.

Чому не видно зірок на знімках Місяця?

Якщо різниця між видимою світність Сонця і найяскравішої зірки - Сіріус на земному небі становить близько 25 зоряних величин або 10 мільярдів раз, то різниця між видимою світність повного Місяця і яскравістю Сіріуса зменшується до 11 зоряних величин або приблизно в 10 тисяч разів.

У зв'язку з цим наявність повного Місяця не призводить до зникнення зірок на всьому нічному небі, а лише ускладнює їх видимість у районі місячного диска. Проте, одним з перших способів вимірювання діаметра зірок стало вимірювання тривалості покриття місячним диском яскравих зірок зодіакальних сузір'їв. Природно такі спостереження прагнуть проводити при мінімальній фазі Місяця. Схожа проблема виявлення тьмяних джерел поблизу яскравого джерела світла існує при спробах сфотографувати планети у близьких зірок (видима яскравість аналога Юпітера у близьких зірок за рахунок відбитого світла становить приблизно 24 зоряних величин, а у аналога Землі лише близько 30 зоряних величин). У зв'язку з цим поки астрономам вдається сфотографувати лише молоді масивні планети при спостереженнях в інфрачервоному діапазоні: молоді планети сильно розігріті після процесу планетообразования. Тому, щоб навчитися виявляти екзопланети у близьких зірок, для космічних телескопів розробляються дві технології: коронографія і нуль-интерферометрия. За першою з технологій яскравий джерело закривається затменнним диском (штучне затемнення), по другий технології світло яскравого джерела "обнуляється" за допомогою спеціальних методик інтерференції хвиль. Яскравим прикладом першої технології стала, яка з 1995 року з першої точки лібрації займається моніторингом сонячної активності. На знімках 17-градусної коронографіческой камери цієї космічної обсерваторії видно зірки до 6 зоряної величини (різниця в 30 зоряних величин або в трильйон разів).

Підростаючого чоловічка цікавить буквально все. Він задає питання про все, що бачить. Чому сонце світить вдень, а зірки вночі? І таке інше. Відповісти на, здавалося б, прості запитання не завжди виявляється легко. деколи не вистачає якихось спеціальних знань. Та й як пояснити складне по-простому? Не всім таке під силу.

Що таке зірка?

Без цього поняття неможливо зрозуміло пояснити, чому сонце світить вдень, а зірки вночі. Часто малюкам зірки представляються маленькими точками на небі, які вони порівнюють з невеликими лампочками або ліхтариками. Якщо і проводити аналогію, то їх можна порівняти з величезними прожекторами. Тому що зірки - це неймовірно величезні які неймовірно розжарені і знаходяться на такій відстані від нас, що здаються крихтами.

Що таке сонце?

Для початку потрібно повідомити, що Сонце - це назва, як ім'я. І це ім'я носить найближча до нашої планети зірка. Але чому вона не крапка? І через що сонце світить вдень, а зірки вночі, якщо вони однакові?

Сонце не здається точкою тому, що воно набагато ближче, ніж інші. Хоча і до нього теж далеко. Якщо вимірювати відстань в кілометрах, то число вийде рівним 150 мільйонам. Такий шлях автомобіль проїде за 200 років, якщо буде без зупинки рухатися з постійною швидкістю, рівній 80 км / год. Через неймовірно велику відстань сонце здається маленьким, хоча воно таке, що без праці вмістило б в себе мільйон планет, подібних до Землі.

До речі, сонце далеко не найбільша і не дуже яскрава зірка на нашому небі. Вона просто розташована в одному місці з нашою планетою, а решта розкидані далеко в космосі.

Чому вдень видно сонце?

Спочатку потрібно згадати: коли починається день? Відповідь проста: коли починає світити сонце з-за обрію. Без його світла це неможливо. Тому, відповідаючи на питання про те, чому світить сонце вдень, можна сказати, що сам день не настане, якщо не зійде сонце. Адже як тільки воно йде за горизонт, настає вечір, а слідом - ніч. До речі, варто згадати і про те, що рухається не світило, а планета. І зміна дня на ніч відбувається через те, що планета Земля без зупинки обертається навколо своєї нерухомої осі.

Чому ж вдень не видно зірок, якщо вони, як і сонце, світять завжди? Це пояснюється через наявність у нашої планети атмосфери. В повітрі розсіюються і затьмарюють слабке світіння зірочок. Після його заходу розсіювання припиняється, і ніщо не загороджує їх тьмяне світло.

Чому місяць?

Отже, сонце світить вдень, а зірки вночі. Причини цього в повітряному шарі, що оточує землю. А ось чому місяць то видно, то немає? Та й коли вона є, то може приймати різні види - від тонкого серпа до яскравого кола. Від чого це залежить?

Виявляється, що сама місяць не світиться. Вона працює, як дзеркало, яке відбиває сонячні промені на землю. І спостерігачам видно лише та частина супутника, яка освітлена. Якщо розглянути цілий цикл, то він починається з дуже тонкого місяці, який нагадує перевернуту букву «С» або дугу від букви «Р». Протягом тижня він зростає і стає схожим на половинку кола. Весь наступний тиждень він продовжує збільшуватися і з кожним днем ​​все більше наближається до повного кола. Наступні два тижні малюнок зменшується. І в кінці місяця місяць повністю зникає з нічного неба. Точніше, вона просто не видно, тому що освітлена тільки та її частина, яка відвернулася від Землі.

А що бачать люди в космосі?

Космонавтів на орбіті не займає питання про те, чому сонце світить вдень, а зірки вночі. І це пов'язано з тим, що там видно одночасно і те і інше. Пояснюється цей факт відсутністю повітря, який заважає світла від зірок пройти крізь розсіяні промені сонця. Можна назвати їх щасливцями, тому що вони можуть відразу побачити і найближчу зірку, і ті, що далекі.

До речі, нічні світила розрізняються за кольором. Причому це добре помітно навіть із Землі. Головне - уважно придивитися. Найгарячіші з них світять білим і голубим. Ті зірки, які холодніше попередніх, жовті. До них відноситься і наше Сонце. І найхолодніші випромінюють червоне світло.

Продовження розмови про зірок

Якщо питання про те, чому сонце світить вдень, а зірки вночі, виникає у дітей старшого віку, то можна продовжити розмову, згадавши про сузір'я. У них об'єднані групи зірок, які знаходяться в одному місці на небесній сфері. Тобто вони здаються нам розташованими поруч. Насправді між ними може бути величезна відстань. Якби ми могли далеко відлетіти від Сонячної системи, то не впізнали б зоряного неба. Тому що обриси сузір'їв сильно змінилися б.

У цих групах зірок бачили обриси людських фігур, предметів і тварин. У зв'язку з цим і з'явилися різні назви. Велика і Мала Ведмедиці, Оріон, Лебідь, Південний Хрест і багато інших. Сьогодні налічується 88 сузір'їв. З багатьма з них пов'язані міфи і легенди.

Через сузір'я змінюють своє положення на небі. А якісь взагалі видно тільки в певний сезон. Існують такі сузір'я, які неможливо побачити в Північному або Південному півкулі.

З плином часу сузір'я втрачали другорядні зірки, і по їх малюнку стало складно вгадати, як виникла назва. Найвідоміше сузір'я Північної півкулі - Велика Ведмедиця - тепер перетворилося в «ківш». І сучасних дітей мучить питання: «Де ж тут ведмідь?»

Венера.
Коли червоніє схід і небо світлішає, число зірок на ньому зменшується. І навпаки: коли ввечері починає темніти, їх стає на небі все більше і більше. Зірку, яка вранці гасне пізніше інших, а ввечері перша з'являється на небосхилі, називають ранкової або вечірньої зіркою. В обох випадках мова йде про одне й те ж небесному тілі - планеті Венера, яку видно на небі іноді вранці, а іноді ввечері. Близький супутник Сонця, вона здається особливо яскравою, коли знаходиться на мінімальній відстані від Землі. В цьому випадку блиск Венери, виражений в зіркових одиницях, дорівнює - 4. Серед нерухомих зірок найбільш яскравою є Сіріус, в сузір'ї Великого Пса (зоряна величина-1,5). Звідси випливає, що Венера яскравіше Сіріуса в десять разів. Венеру, з давніх-давен звану в Китаї «Тайбо» ( «Велике Світило»), в гарну погоду можна бачити серед білого дня. Про інших небесних тілах цього не скажеш. Відомі тільки два випадки спостереження так званої нової зірки. Про одну з них, яку прозвали «Зіркою-гостею», є відомості в китайських літописах (1054 г.), іншу виявив 1572 р датський астроном Т. Бразі. Йдеться про вибух зірок, яскравість яких при цьому сильно зростає. Наприклад, зірка Тихо Браге за яскравістю зрівнялася з Венерою, «Зірка-гостя» з китайських літописів перевищила її в чотири рази. При такій яскравості зірку можна спостерігати і вдень, в інших випадках її в цей час не видно.
Чому небо світле?
Звичайно, можна було б сказати, що днем ​​зірки не видно на небі тому, що в цей час небо світле. Однак тоді виникає питання: чому днем ​​небо світле? Інакше кажучи, чому днем ​​можна бачити тільки таку яскраву зірку, як планета Венера. Світло приходить до нас на Землю від Сонця. Тому воно нам здається яскравим. З цієї ж причини все інше повинно здаватися нам темним. І дійсно, як свідчать космонавти, які брали участь в польоті космічного корабля «Аполлон» на Місяць, хоча Сонце і блищить яскраво, але небо темне і на його тлі видно зірки. Здається цілком природним, що зі сходом Сонця небо світлішає, так як тоді воно світиться відбитим світлом. В іншому випадку небо було б чорним і на ньому були б видні зірки.
Будь-яке фізичне тіло світиться тому, що воно або саме випромінює світло, або відбиває світло іншого джерела. Земна атмосфера світла не випромінює, а небо світле тому, що, світлові промені відбиваються від неї.
Дим і хмари.
Світло поширюється вздовж прямої лінії і, зустрівши на своєму шляху перешкоду, відбивається. Коли перешкода прозора, частину світла заломлюється і проходить крізь неї. Оскільки при падінні на таке прозоре тіло, як вода, при наявності ряби на її поверхні світло розсіюється і заломлюється під різними кутами, то неможливо судити про форму його джерела. Зокрема, коли перешкода складається з безлічі дрібних частинок і, отже, її поверхня шорстка, то заломлення і віддзеркалення світла носить випадковий, невпорядкований характер. Тому таке тіло здається світлим.
Хмари складаються з дрібних крапельок коди і шматочків льоду, а тому в даному випадку ситуація дещо змінюється. Зазвичай хмара здається світлим, але іноді видно веселка. Причина цього криється в тому, що кут заломлення різний для світлових променів різного кольору. До речі, так зване «гало» навколо Сонця і Місяця має ту ж природу.
Розсіювання світла.
Фізичне тіло, наприклад дим, що складається із сукупності мікрочастинок, при відображенні від нього світла здається світлим. При цьому не можна нічого сказати про форму самих частинок. У загальному випадку розсіюванням світла називають явище безладного його відображення від частинок рідини або твердого тіла.
Людське око може розрізняти яскраві і темні предмети на тлі надходить в нього світлового потоку. Днем важко побачити пил, що знаходиться в повітрі кімнати. Якщо ж кімнату добре затемнити і пустити всередину промінь світла, то завдяки розсіюванню світла буде видно маленькі пилинки. Вони відбивають світло і вказують напрямок його поширення.

Взагалі кажучи, спостерігаючи за променем світла під прямим кутом до напрямку його поширення, ніякої інформації отримати про нього не можна. Наприклад, спостерігаючи з боку, як це показано на рис. 9.1, ми не зможемо сказати, чи проходить паралельний пучок світла крізь чорний ящик чи ні. Це дійсно не можна зробити, якщо в ящику вакуум. Якщо ж впустити в ящік.немного повітря, то шлях поширення світла злегка засвітиться. Це пояснюється розсіюванням світла на дрібних частинках, що ширяють у повітрі. З тієї ж причини в повітрі видно пил, з боку видно світло фар автомобіля або трамвая.
Здалеку над Токіо вночі видно сяйво. Бувають випадки, коли світяться хмари, причому це трапляється і вдень. Пояснення цього явища слід шукати в розсіянні світла, що випускається різними його джерелами, розташованими на вулицях міста, на літаючих в повітрі частках диму і пилу.
Чому небо блакитне?
Сонце випромінює світло на всі боки. Частина випромінювання потрапляє в атмосферу Землі і в кожній її точці розсіюється так, як показано штриховими лініями на рис. 9.2. Тому небо здається нам світлим.

Однак виникає питання: на чому розсіюється світло? Вважається, що на частинках пилу, якої дуже багато в атмосфері. На це можна заперечити, що, наприклад, в стратосфері такої великої кількості твердих частинок немає. З борту реактивного літака на висоті десяти кілометрів видно, що небо трохи темніше, але все ж залишається блакитним. Молекули повітря рухаються хаотично, а тому в будь-який момент часу їх положення в просторі абсолютно разупорядоченності. На практиці розташувати точки чисто випадковим чином дуже важко. Справа в тому, що при виконанні цього завдання людина неминуче дотримується деякого порядку. На рис. 9.3 у вигляді абсциси і ординати деякої точки представлено безліч випадкових чисел, отриманих порівняно простим чином. Як випливає з цього малюнка, в певний момент часу молекули то збираються разом, то розбігаються в різні боки, в результаті чого світло розсіюється на цих неоднорідностях щільності повітря, як на мікрочастинках.

Розсіювання світла мікрочастинками досліджував Дж. Релей. Він показав, що інтенсивність розсіяного світла обернено пропорційна четвертого ступеня довжини хвилі світла. Таке розсіювання світла отримало назву релєївського.
Те ж саме можна сказати про розсіянні світла частинками, розміри яких малі в порівнянні з довжиною хвилі світла. Таким чином можна пояснити колір диму. Між іншим, релеевское розсіювання світла виникає і в разі частинок атмосфери через безладного руху молекул. Оскільки найсильніше в атмосфері розсіюється світло з короткою довжиною хвилі, т. Е. Блакитний, то колір неба здається блакитним.
На твердих частинках, розміри яких порівнянні з довжиною хвилі світла, сильно розсіюється також світло, що має велику довжину хвилі, Тому розсіяний світло не дуже відрізняється від падаючого, сонячного. З цієї причини небо над горизонтом або над містом здається білястим.
Слабким розсіюванням світла з великою довжиною хвилі на мікроскопічних об'єктах пояснюється почервоніння диска висхідного і призахідного Сонця. На великій висоті над Землею інтенсивність розсіяного світла зменшується і небо чорніє; на висоті 100 км від поверхні Землі воно навіть вдень здається чорним, при цьому на його тлі, чітко видно зірки.
Розсіяний земною атмосферою світло поширюється і в космічний простір, тому з космосу Земля здається блакитний.
Чому днем ​​зірок на небі не видно?
Відповідь на це питання наступного. Світло, що приходить від зірок, слабкий у порівнянні з сяйвом блакитного неба. Райдужна оболонка ока виконує роль діафрагми, діаметр зіниці змінюється в залежності від інтенсивності світла. Так як розмір зіниці визначається сумарною освітленістю очі, то при його зменшенні під впливом сяйва блакитного неба на сітківку потрапляє мізерно мала кількість світла від зірок.
Те ж можна сказати і щодо нашого слухового сприйняття. У тиші ми чуємо слова, сказані пошепки. І навпаки, в шумному місці нам не вдається розчути навіть гучний окрик. Сяйво блакитного неба відповідає шуму, на тлі якого втрачається слабке світло зірки.
Спостереження зірок з-під землі.
Якщо вдень через маленький зіницю в око потрапляє багато світла і тому зірок не видно, то природно запитати: чи не можна в такому разі їх спостерігати через довге отвір з затемненої кімнати? Наприклад, можна було б вести спостереження за небом крізь пророблений в землі вузький отвір з підвального приміщення, як це показано на рис. 9.4.

Велика частина небесного світіння, відбиваючись багаторазово від стінок отвору, в кінці кінців поглине ними і тільки прямі промені досягнуть підвалу і, отже, людського ока. Так як в підвалі повна темрява, то умови такі, як ніби спостереження зірок ведеться темної ночі.
Як вже говорилося раніше, розміри віддаленого предмета характеризують видимим діаметром. Якщо довжина отвору дорівнює 100 м, то співвідношення між фактичним діаметром отвору і видимим з підвального приміщення представляється табл. 9.1.

Таблиця 9.1. Відомий діаметр і яскравість отвори довжиною 100м

Діаметр отвору, мм	Відомий діаметр отвору	Яскравість отвори (в зоряних величинах)
0,71	1,47	4
1,13	2,33	3
1,79	3,69	2
2,83	5,85	1
4,49	9,27	0
7,12	14,69	-1
11,28	23,28	-2
17,89	36,90	-3
28,34	58,48	-4
44,92	92,69	-5
71,20	146,9	-6
112,8	232,8	-7
178,9	369	-8

Оскільки відома яскравість полуденного неба, то можна розрахувати яскравість отвори, видимого з-під землі, і висловити в одиницях зоряної величини. У табл. 9.2 наведені значення видимих ​​діаметрів і яскравості Сонця, Місяця і планет. Таблиця 9.2. Відомий діаметр і максимальна яскравість Сонця, Місяця і планет Сонячної системи

Небесне тіло	Відомий діаметр	Максимальна яскравість (в зоряних величинах)
сонце	31"59""	-26,8
місяць	31"5""	-12,5
Меркурій	11,88""	-1,9
Венера	1"0,36""	-4,4
Марс	17,88""	-2,8
Юпітер	46,86""	-2,5
Сатурн	19,52""	-0,4
уран	3,6""	5,6
Нептун	2,38""	7,9
Плутон	0,24""	14,9

Припустимо тепер, що положення планет на "небі дозволяє спостерігати їх з підвального приміщення. Як об'єкт спостереження виберемо планету Сатурн, яскравість якої днем ​​максимальна і дорівнює - 0,4. Так як отвір з видимим діаметром 14" 69 "яскравіше Сатурна, то навіть в разі рівності їх видимих ​​діаметрів планету можна буде побачити. Те ж саме можна сказати і про Юпітері, видимий діаметр якого 46 "86": крізь отвір з видимим діаметром 36 "90" він також залишиться невидимим. Зовсім марно розглядати за допомогою цього методу Уран , який навіть вночі не видно неозброєним оком.
Таким чином, для подібного методу спостереження підходять тільки Меркурій, Венера і Марс, але оскільки Земля обертається і, отже, час знаходження спостерігається планети в межах отвору дорівнює одній секунді, то практичне використання його стає надзвичайно важким.
Спостереження небесних тіл за допомогою телескопа.
Така нерухома зірка, як Сіріус (зоряна величина -1,5), яскравіше отвори з видимим діаметром 14 "69". Нерухомі зірки з набагато меншими видимими діаметрами і менш яскраві, ніж Сіріус, могли б бути видно і крізь більш вузькі отвори. Однак це стає неможливим через те, що видимий діаметр дифракційного зображення хоча і малий, але все ж дорівнює 40 ".
Замість того щоб спостерігати за небом з-під землі крізь отвір, скористаємося краще телескопом. Як вже зазначалося раніше, розміри нерухомої зірки, що спостерігається в телескоп, визначаються не їх видимим діаметром, а величиною дифракційного зображення. Якщо апертуру телескопа D висловити в сантиметрах, то видимий діаметр дифракційного кола дорівнює 27 / D, а це значить, що в разі телескопа з апертурою 22 см він складе 1/23 "/. Як видно з рис. 9.5, відповідна яскравість неба трохи менше яскравості зірок четвертої зоряної величини. Це означає, що менш яскраві зірки в такий телескоп не помітні.

При збільшенні апертури телескопа розміри дифракційного зображення зірки зменшуються, і тому стає можливим спостереження за менш яскравими зірками. Звичайно, при цьому зменшується дифракційне зображення, але видимий діаметр зірки не може бути менше 1 ". Справа в тому, що навіть при спокійній погоді повітря коливається, внаслідок чого світлові промені, що йдуть від зірок, злегка згинаються, безперервно змінюючи напрямок свого поширення в межах кута 1 ". Відоме мерехтіння зірок пояснюється саме цим рухом атмосферного повітря, яке при наявності повітряних потоків значно посилюється і збільшує видимий діаметр зірок до декількох кутових секунд.
Так як при збільшенні апертури телескопа можна домогтися спостереження зірок з видимим діаметром, меншим 1 "", то ясно, що при значеннях апертури, що перевищують 30 см, Не вдасться побачити зірки, яскравість яких відповідає зоряним величинам, що перевищує 4. На рис. 9.5 наведені дані, що належать Сімоясу, Сайто і Каміта, по яскравості неба протягом доби і умов спостереження зірок. Його яскравість дозволяє спостерігати зірки з видимим діаметром 1 "і відповідає зоряної величини 22,5. Це означає, що за допомогою телескопа, що має апертуру 30 см, можна побачити тільки такі і більш яскраві зірки. У будь-якому випадку видимий діаметр зірки не буде більше 1 ", тому менш яскраві зірки залишаться недоступними для нашого ока. Більш того, розсіяне світло великого міста завадить побачити і більш яскраві зірки.

Дослідження. Яскравість ЗІРОК.

У давнину зірки ділили на шість класів: найбільш яскраві відносили до першого, а ледь видимі неозброєним оком - до шостого. Пізніше, коли люди навчилися вимірювати їх яскравість, з'ясувалося, що зірки першого класу перевищують по яскравості зірки шостого класу приблизно в 100 разів. Тому почали вважати, що збільшення відносної яскравості в 2,512 рази (2,512 = у 5√100) еквівалентно зменшенню зоряної величини на одиницю. Це співвідношення називається формулою Погсон. На її основі визначені зоряні величини і більш слабких зірок. Звідси випливає, що при спостереженні неба з підвального приміщення збільшення видимого діаметра отвору в 10 разів дозволяє збільшити зоряну величину видимих ​​оком зірок на 5 одиниць.
Зоряні величини визначають видиму, а не дійсну яскравість зірки. Для того щоб можна було говорити про дійсну яскравості, необхідно порівнювати їх для зірок, що знаходяться від спостерігача на однаковій відстані. Так як справжня яскравість зірки обернено пропорційна другого ступеня відстані від зірки до спостерігача, то її можна розрахувати по видимої яскравості, якщо відомо це відстань. На практиці яскравість зірок, віддалених від нас на відстань 32,6 світлових років, характеризують так званими абсолютними зоряними величинами, а видимі яскравості зірок, відстані до яких невідомі, - видимими зоряними величинами. У табл. 9.3 наведені видимі зоряні величини деяких яскравих зірок.

Ці дивовижні зірки: як чудово за ними спостерігати, вдивлятися в нічне небо, мріяти і загадувати бажання. Днем небо інше. Воно світле, яскраве від сонця, буває навіть боляче на нього дивитися. Куди діваються зірки? Вони немов тануть на світанку. Що відбувається з ними днем?

Природа вселенського світла

Незвичайно привабливі і загадкові космічні об'єкти, під назвою зірки, нікуди не зникають ні вдень, ні вночі. Так, вони мають свій життєвий цикл від народження до повного зникнення, але протягом свого існування ці об'єкти нікуди не зникають. Тоді чому вдень не видно зірок, а вночі вони яскраво сяють для нас?

Просто днем ​​яскраве Сонце затьмарює їх світло. Воно світить так сильно, що іншого світу просто не залишається жодних шансів. Зате як тільки планета Земля розгортається до Сонця іншою стороною, перед нашим поглядом відкривається нічне небо. Якщо погода стоїть ясна, то ми можемо спостерігати за нічними світилами, що переливаються сяйвом, немов дорогоцінне каміння. Ось чому вдень не видно зірок, а вночі, коли Сонце пішло за обрій, вони сяють нам у всій своїй красі, яка дійшла крізь космічний простір.

Наше денне світило не таке вже й велике, щодо великих космічних просторів. Однак це найближча до Землі зірка: величезна і яскрава. Сонячне світло потужно висвітлює нашу планету, роблячи інше світіння невидимим або ледь помітним.

досвід

Можна провести досвід, наочно показує, чому вдень не видно зірок, а коли темно, то навпаки. Для цього потрібно виконати в коробці з картону дірки і помістити всередину ліхтарик (можна інший джерело світла, на зразок настільної лампи). При вимкненому іншому світлі, в темній кімнаті, дірки будуть світитися, немов маленькі зірочки. Якщо ж в кімнаті включити загальне світло, то сяйво картонних дірочок зникне. Цього простого досвіду цілком достатньо, щоб зрозуміти, чому вдень не видно зірок, а з настанням темного часу доби вони сяють нам з неба.

Міф і реальність

Існує безліч легенд, пов'язаних з космічними об'єктами. Одна з них говорить про те, що зірки можна побачити навіть вдень. Для цього потрібно лише виявитися або на дні колодязя, шахти або в комині. Взагалі, зірки на небі статичні, чого не скажеш про планетах. Їх завжди можна виявити в одній точці Всесвіту.

Так ось, легенда про колодязі, шахти і широкі пічні труби довгий час вважалася правдивою. Це був період від давньогрецького філософа Аристотеля (IV століття до н. Е.), До англійського фізика-астронома Джона Гершеля (XIX століття).

Насправді, навіть якщо опинитися на дні колодязя, зірки на небі вдень не побачиш - ця легенда є повним міфом. Незрозуміло, чому вона так довго існувала? Адже для цього немає абсолютно ніяких об'єктивних умов.

Це твердження з'явилося, швидше за все, з досвіду Леонардо да Вінчі. Він, для того щоб розглянути з Землі образ зірок, робив в аркуші паперу отвір невеликого розміру для зіниці ока та дивився через нього, прикладаючи до очей. Він бачив крихітні точки, що світяться без променів і тремтіння. Справа в тому, що зоряна лучистість - це ефект, що виникає завдяки будові наших очей. Вони мають кришталик з волокнистою будовою, який викривляє світло. Якщо дивитися на нічні світила через малий отвір, то в кришталик пропускається дуже тонкий промінь світла. Він проходить безпосередньо через центр і практично не викривляється.

розвиток теорії

Питанням: «Чи видно зірки днем ​​з колодязя?» задався римський вчений Пліній, використовуючи теорію Аристотеля з найглибшою печерою. Після цього дуже багато письменників використовували ці способи спостереження за небесними світилами в своїх творах. Наприклад, Кіплінг і Р. Болл. В різні часи допитливі люди відчували цей спосіб спостереження за зірками днем. Всі ці досліди були безрезультатними. Серед таких експериментаторів були: німецький натураліст і мандрівник Олександр Гумбольдт, астроном з міста Спрінгфілд Р. Сандерсон та інші.

Виявляється, що з таких глибоких печер, колодязів і димарів видно лише яскравий клаптик блакитного неба, якщо, звичайно, погода ясна. З небесних світил днем ​​можна побачити тільки Сонце. Земля і зірки тісно пов'язані. Але світло найближчій так засліплює нас, що інші тьмяніють. І лише коли частина планети занурюється в темряву, перед очима відкривається краса далеких і ваблять зірок. Безумовно, тяга людини пізнати невідоме привела його до створення астрономічного телескопа, через який можна тепер побачити зірки навіть вдень.

Розробка проекту
Пізнавальний розвиток: бесіда «Перші спроби підкорення космосу», «З історії виникнення ракети», заняття «Сонячна система», «Що ми знаємо про космос?».
Художньо-продуктивна діяльність: заняття з малювання: «Загадковий світ космосу», аплікації «Космонавт», «Ракета», ліплення за схемами «Підкорювачі космосу», конструювання з паперу орігамі «Ракета».
Ознайомлення з художньою літературою: читання віршів про космос, розгадування загадок, міні-вікторина, Н.А.Андреев «Як людина навчилася літати»; Г.Т.Черненко «Як людина полетів в космос?», О. Леонов «Виходжу в космос», гра-вікторина «Угадайка».
Музично-ритмічна діяльність: слухання пісень про космос групи «Непосиди», А.Пахмутовой «Знаєте, яким він хлопцем був ...», розучування пісні «Наш зореліт», автор музики і тексту Олеся Ємельянова.
Математична діяльність: заняття «Подорож в космос».
Фізкультурна діяльність: фізкультхвилинки, естафети на космічну тематику, фізкультурно-пізнавальне заняття «Якщо хочеш бути здоровим!».
Ігрова діяльність: дидактичні ігри «складушка», «Склади ракету», гри «Летить», «Незвідана планета», ігрова вправа «Перевантаження і невагомість», досліди: «Сонячна система», «Метеорити і метеоритні кратери».
Робота з батьками: ознайомлення батьків з історією розвитку космонавтики в Росії в рубриці «Це цікаво!», Створення спільно з дітьми виробів, аплікацій, малюнків на виставку «Космічні фантазії», добірка необхідної дитячої літератури, ілюстрацій, листівок, виготовлення папки-розкладачки, стінгазети на задану тематику.

Заняття по пізнавальному розвитку «Сонячна система»
Програмне зміст:
- ознайомити з Сонцем як розпеченим космічним об'єктом, будовою Сонячної системи з планет (розміри, розташування до Сонця, деякі особливості);
- викликати інтерес до космосу.
Обладнання: карта зоряного неба, схема Сонячної системи, глобус, фото Землі з космосу.
Попередня робота: розгляд ілюстрацій планет, їх особливостей, розучування віршів про планети.

хід заняття
Загадка: «Йшла дівчина з Пітера, прокидається глечик бісеру.
Чи не збере ні цар, ні цариця, ні красна дівиця ».
Відповіді дітей. Якщо не відповіли, підвести до того, що це зірки на небі.
Вихователь: Правильно, це зоряне небо. Космос завжди цікавив людини. Адже хочеться знати, чи є життя де-небудь ще? (Показ карти зоряного неба.)
Як ви думаєте, чи видно на небі зірки днем ​​і чому?
А чому вдень не видно зірок?
Відповіді дітей.
Вихователь: Правильно, світло Сонця не дає можливість бачити зірки вдень. У безхмарний ясний вечір небо над нашою головою всипане тисячами зірок. Вони нам здаються маленькими блискучими точками, тому що знаходяться далеко від Землі. Насправді зірки дуже великі.
Сонце - це теж зірка. Сонце - це величезний розпечений куля, що випромінює тепло і світло. На самому Сонці немає життя, але воно дає життя людям, рослинам, тваринам. Навколо сонця обертаються дев'ять планет. Чим же Сонце утримує всі дев'ять планет навколо себе?
У просторі космічному
повітря немає.
І кружляють там дев'ять
різних планет,
І Сонце - зірка в самому центрі
системи,
І тяжінням пов'язані всі ми.
І Сонце, і планети становлять нашу Сонячну систему.
Діти, ви чуєте? До нас хтось прилетів.
Господиня Сонячної системи: Доброго дня, хлопці! Я Господиня Сонячної системи і хотіла б вас попросити допомогти мені. Кілька планет Сонячної системи захворіли. Щоб їх вилікувати, треба кожну правильно назвати і описати.
Господиня Сонячної системи показує зображення планети Меркурій.
Діти: Це планета Меркурій.
Меркурій - найближча до Сонця
планета,
Залитий він променями гарячого світла.
Так багато йому дістається променів,
Що ця планета інших гарячої.
Так швидко Меркурій біжить
по орбіті,
Неначе квапить:
«Мене доженете!»
Господиня Сонячної системи: Правильно, хлопці, це Меркурій. А що ще ви знаєте про цю планету?
Діти: Меркурій за розмірами менша за Землю. Поверхня Меркурія тверда, кам'яниста. На Меркурії немає атмосфери.
Господиня Сонячної системи показує зображення планети Венера.
Діти: Це планета Венера.
На честь богині краси
Названа, Венера, ти!
У темних небесах сіяєш,
Красою ти опромінюєш.
Господиня Сонячної системи: Правильно, хлопці. А що ще ви знаєте про Венеру?
Діти: Поверхня Венери кам'яниста. На планеті є атмосфера, але в ній немає повітря. Води на Венері немає.
Господиня Сонячної системи показує зображення планети Земля.
Діти: Це наша планета Земля.
Від Сонця третя за рахунком
планета.
Наша Земля поменше зірки,
Але їй вистачає тепла і світла,
Чистого повітря і води.
Життя на Землі - це хіба
це не диво?
Метелики, птиці, жучок
на квітці,
Життя на Землі ви знайдете
всюди -
У найдальшому, глухому куточку!
Господиня Сонячної системи: Так, хлопці, ви дізналися свою планету. А розкажіть мені побільше про неї.
Діти: Земля - ​​це величезний твердий куля. На поверхні цієї кулі є суша і вода. Землю оточує повітряна атмосфера. Вона захищає планету від занадто гарячих променів Сонця і рятує Землю від падаючих з космосу каменів і льоду. Земля обертається навколо своєї власної осі. За рахунок цього обертання відбувається зміна часу доби. Земля обертається навколо Сонця. За рахунок цього обертання відбувається зміна пір року. Земля - ​​це єдина відома нам населена планета. На Землі є вода і повітря. Земля не надто гаряча, але і не дуже холодна планета.
Господиня Сонячної системи: Молодці! Мені дуже сподобався ваш розповідь. Як ви думаєте, якої форми і кольору побачив Гагарін нашу Землю з космосу?
Діти: Круглої, блакитний, в хмарах з зеленими плямами.
Виставляється фотографія Землі з космосу.
Господиня Сонячної системи: Як називається маленька модель Землі, зменшена у багато разів? Правильно, глобус. (Показати глобус.)
Господиня Сонячної системи показує зображення планети Марс.
Діти: Це планета Марс.
Марс - таємнича планета.
Вона за розміром трохи більше
Місяця.
Через криваво-червоного кольору
Назвали планету на честь бога
війни.
Господиня Сонячної системи: А що ще ви знаєте про цю планету?
Діти: У Марса є атмосфера, але в ній немає повітря. Поверхня Марса тверда і покрита оранжево-червоним піском, тому Марс називають Червоною планетою.
Господиня Сонячної системи показує зображення планети Юпітер.
Діти: Це планета Юпітер.
Юпітер більше всіх планет,
Але життя на планеті немає.
Всюди рідкий водень,
І лютий холод цілий рік.
Господиня Сонячної системи показує зображення планети Сатурн.
Діти: Це планета Сатурн.
Сатурн - красива планета
Жовто-оранжевого кольору.
І кільцями каменів і льоду
Оточена вона завжди.
Господиня Сонячної системи: Спасибі, хлопці. Ви мені дуже допомогли.
Вихователь: Господиня Сонячної системи, наші діти не тільки розумні і сміливі, але вони і найспритніші. Ми зараз це покажемо.
Проводиться рухлива гра. Діти розкладають обручі по колу, вільно бігають навколо обручів і вимовляють слова:
Чекають нас швидкі ракети
Для польотів по планетам.
На яку захочемо, на таку
полетимо!
Але в грі один секрет -
Запізнилися місця немає!
Вихователь прибирає кілька обручів. Гра повторюється, поки не залишиться один обруч.
Господиня Сонячної системи: Я пропоную вам пройти до столу і скласти карту планет. Ось тепер все планети одужали, і мені пора повертатися. До побачення!

Створення аплікації «Політ на Місяць»
Програмні завдання: продовжувати вчити виконувати сюжетну аплікацію, самостійно придумувати композицію роботи, вирізати по контуру, наклеювати в певній послідовності. Розвивати творчість, художній смак, почуття кольору.
Матеріал: папір синього, фіолетового, блакитного і чорного кольору для фону, кольоровий папір світлих тонів, ножиці, клей, пензлі, клейонка, ганчірочка. Ілюстрації про космос.

Створення аплікації «Космонавт»
Програмні завдання: вчити виконувати аплікацію в стилі мозаїки, самостійно продумувати композицію роботи, вирізати рівні смужки і квадрати, наклеювати в певній послідовності. Розвивати творчість, художній смак, почуття кольору.
Матеріал: папір синього, фіолетового, блакитного і чорного кольору для фону, кольоровий папір, ножиці, клей, пензлі, клейонка, ганчірочка. Ілюстрації космонавтів в космосі.

Марина ПАВЛОВА, Ірина СИМОНОВА, вихователі дитячого садка №10 комбінованого виду міста Галича Костромської області