Предельная звездная величина: видимость и факторы влияния.

Введение

Слабейший объект, обнаруживаемый прибором.

В астрономии предельная звездная величина – это слабейшая видимая звездная величина небесного тела, которая может быть обнаружена или зарегистрирована данным инструментом. В некоторых случаях предельная величина относится к верхнему порогу детектирования. В более строгом смысле предельная величина указывается вместе с отношением сигнал/шум (например, "10-я величина при 20 сигмах"). Иногда предельная величина уточняется в зависимости от назначения инструмента (например, "10-я величина для фотометрии"). Это означает, что фотометрический детектор может зарегистрировать свет намного более слабый, чем он способен надежно измерить. Предельная величина инструмента часто приводится для идеальных условий, однако условия окружающей среды накладывают дополнительные практические ограничения, такие как погода, лунный свет, свечение неба и световое загрязнение. Международная ассоциация защиты темного неба активно выступает за снижение свечения неба и светового загрязнения.

Видимость невооруженным глазом

Ограничивающая звездная величина для видимости невооруженным глазом относится к самым слабым звездам, которые можно увидеть невооруженным глазом вблизи зенита в ясные безлунные ночи. Эта величина чаще всего используется как общий показатель яркости неба: территории с сильным световым загрязнением и высокой влажностью обычно имеют более высокую ограничивающую звездную величину, чем удаленные пустынные или высокогорные районы. Ограничивающая звездная величина зависит от наблюдателя и увеличивается по мере адаптации глаза к темноте. На относительно ясном небе видимость ограничена примерно 6-й звездной величиной. Однако для слабых звезд, видимых из темных сельских районов, удаленных от крупных городов, ограничивающая звездная величина может достигать 7-й. Даже в пределах одного города наблюдаются различия. Для жителей пригородов Нью-Йорка ограничивающая звездная величина может составлять 4,0, что соответствует примерно 250 видимым звездам – одной десятой от числа звезд, видимых в идеально темном небе. В районах Нью-Йорка за пределами Манхэттена (Бруклин, Куинс, Стейтен-Айленд и Бронкс) ограничивающая звездная величина может быть 3,0, что означает, что одновременно можно увидеть не более 50 звезд. С ярко освещенного центра Манхэттена ограничивающая звездная величина, возможно, составляет 2,0, то есть из центра Нью-Йорка в любой момент времени видно лишь около 15 звезд. В относительно темных пригородных районах ограничивающая звездная величина часто приближается к 5-й или даже слабее, но с очень удаленных и ясных мест некоторые астрономы-любители могут видеть звезды почти до 8-й звездной величины. Многие базовые справочники по наблюдениям указывают ограничивающую звездную величину 6, поскольку это приблизительный предел звездных карт, созданных до изобретения телескопа. Способность определения этой величины, требующая использования периферийного зрения, значительно варьируется от наблюдателя к наблюдателю, причем как молодость, так и опыт оказываются полезными. Ограничивающая звездная величина традиционно оценивается путем поиска слабых звезд с известной величиной. В 2013 году было разработано приложение на основе карты неба Google, которое позволяет неспециалистам оценивать ограничивающую звездную величину в загрязненных районах с помощью своего телефона.

The limiting magnitude for naked eye visibility refers to the faintest stars that can be seen with the unaided eye near the zenith on clear moonless nights. The quantity is most often used as an overall indicator of sky brightness, in that light polluted and humid areas generally have brighter limiting magnitudes than remote desert or high altitude areas. The limiting magnitude will depend on the observer, and will increase with the eye's dark adaptation. On a relatively clear sky, the limiting visibility will be about 6th magnitude. However, the limiting visibility is 7th magnitude for faint stars visible from dark rural areas located from major cities. There is even variation within metropolitan areas. For those who live in the immediate suburbs of New York City, the limiting magnitude might be 4.0. This corresponds to roughly 250 visible stars, or one tenth of the number that is visible under perfectly dark skies. From the boroughs of New York City outside Manhattan (Brooklyn, Queens, Staten Island, and the Bronx), the limiting magnitude might be 3.0, suggesting that at best, only about 50 stars might be seen at any one time. From brightly lit Midtown Manhattan, the limiting magnitude is possibly 2.0, meaning that from the heart of New York City only about 15 stars will be visible at any given time. From relatively dark suburban areas, the limiting magnitude is frequently closer to 5 or somewhat fainter, but from very remote and clear sites, some amateur astronomers can see nearly as faint as 8th magnitude. Many basic observing references quote a limiting magnitude of 6, as this is the approximate limit of star maps which date from before the invention of the telescope. Ability in this area, which requires the use of averted vision, varies substantially from observer to observer, with both youth and experience being beneficial. Limiting magnitude is traditionally estimated by searching for faint stars of known magnitude. In 2013 an app was developed based on Google's Sky Map that allows non specialists to estimate the limiting magnitude in polluted areas using their phone.

Крупные обсерватории

Телескопы в крупных обсерваториях обычно располагают в местах, выбранных из-за темного неба. Они также повышают предельную звездную величину, используя длительное время интегрирования на детекторе и применяя методы обработки изображений для увеличения отношения сигнал/шум. Большинство телескопов класса 8–10 метров могут обнаруживать объекты с визуальной звездной величиной около 27 при часовом времени интегрирования. Автоматизированные астрономические обзоры часто ограничены величиной около 20 из-за короткого времени экспозиции, позволяющего охватить большую часть неба за ночь. При 30-секундной экспозиции 0,7-метровый телескоп в обзоре Catalina Sky Survey достигает предельной звездной величины 19,5. У Zwicky Transient Facility предельная звездная величина составляет 20,5, а у Pan STARRS – 24. Еще более высокие предельные звездные величины достигаются для телескопов, расположенных за пределами атмосферы Земли, таких как космический телескоп Хаббл, где яркость неба, обусловленная атмосферой, не играет роли. Для орбитальных телескопов фоновая яркость неба определяется зодиакальным светом. Телескоп Хаббл может обнаруживать объекты с величиной до +31,5, а космический телескоп Джеймса Уэбба (работающий в инфракрасном диапазоне) должен превысить этот показатель.