Короткий опис:

Чому зелених зірок не буває?

Зірки бувають блакитні, білі, жовті, оранжеві та червоні. А ось синіх, зелених та фіолетових не буває

В комосі багато об'єктів мають химерні кольори, але всі ці об'єкти світять відбитим світлом і поглинають деякі ділянки спектру, а залишки, змішуючись, доходять до нас у вигляді смородинового або трав'янисто-зеленого.

Деякі рідкісні галактики демонструють зелене свічення завдяки присутності двічі іонізованого кисню. Для цього потрібно ультрафіолетове світло від зоряних температур 50 000 К і вище. Кисень є третім за поширеністю елементом у Всесвіті: близько 1% всіх атомів за масою. Зоряне скупчення NGC 4755 широко відоме як the Jewel Box, тому що в невеликий телескоп його зірки виглядають як сапфіри з рідкісними рубінами та алмазами. Проте смарагдів немає. Але коли справа доходить до космосу, жодна зірка не є зеленою.

Ви входите на вулицю темної безмісячної ночі, дивитеся на небо. Якщо це грудень або січень, зверніть увагу на Бетельгейзе, що горить червоним світлом в сузір'ї Оріона, і Рігель, яскраво-голубу зірку поблизу. Через місяць в сузір'ї Візничий з'явиться жовта Капелла. Якщо это червень, пошукайте Вегу, голубий сапфір Ліри, або Антарес, оранжево-червонее серце Скорпіона.
Зелених зір немає! У будь-який час року в небі можна побачити різні зорі. Більшість виглядає білими, але у найбільш яскравих є колір. Червоний, оранжевий, жовтий, голубий – майже всі кольори райдуги… А де же зелені? Хіба не повинні ми бачити і такі?
Ні. Це дуже часте питання, і ніяких зелених зір ми не бачим. І ось чому.

Возьміть паяльну лампу (можна мисленно) і розогрійте брусок заліза. Спочатку він світитиметься червоним, потім помаранчевим, потім біло-блакитним. Потім він розплавиться.
Чому він світиться? Будь-яке тіло температури вище абсолютного нуля (близько -273 °C) випромінює світло. Кількість світла та довжина його хвилі залежить від температури. Чим тепліший об'єкт, тим коротша довжина хвилі.
Холодні об'єкти випромінюють радіохвилі. Дуже гарячі випромінюють ультрафіолет або рентгенівське проміння. У дуже вузькому діапазоні температур гарячі об'єкти будуть випромінювати видиме світло, довжини хвиль грубо від 300 нм до 700 нм. Необхідно врахувати, що об'єкти не випромінюють світло однієї довжини хвилі. Вони випромінюють фотони в діапазоні довжин хвиль. Якби ви використовували якийсь детектор, чутливий до довжин хвиль світла, випромінюваного об'єктом, а потім побудували кількість цих хвиль на графіку, то отримали б кривобокий графік під назвою «характеристика випромінювання чорного тіла» (закон Релея–Джинса). Вона трохи схожа на криву нормального розподілу, але на малих довжинах хвиль вона падає швидше, а на більших – повільніше.
Ось графік кількох кривих для різних температур:

У гарячих об'єктів пік зміщується вліво, до більш коротких хвиль. У об'єкта температурою 4500 Кельвінів (порядку 4200 °C) пік знаходиться в помаранчевій частині спектру. Розігрійте його до 6000 К (приблизно температура Сонця, 5700 °C), і пік переміститься в зелено-блакитну область. Розігрійте ще, і пік переміститися в блакитну область, або ще далі, до коротких довжин хвиль. Найгарячіші зірки випромінюють більшу частину світу в ультрафіолеті, на більш коротких хвилях, ніж ті, що ми бачимо неозброєним оком. Але якщо у Сонця пік знаходиться у зелено-блакитній області, чому воно не виглядає зелено-блакитним? Вся річ у тому, що хоч пік припадає на зелено-блакитну область, воно випромінює світло та інших кольорів.
Погляньте на графік об'єкта з температурою, близькою до сонячної. Пік припадає зелено-блакитну область, тому більшість фотонів випускається там. Але випромінюються і сині, і червоні фотони. Дивлячись на Сонце, ми бачимо всі ці кольори разом. Наші очі змішують їх і видають один колір – білий. Так, білий. Деякі кажуть, що Сонце жовте, але якби воно реально було жовтим, тоді хмари та сніг теж були б жовтими. Тому Сонце не виглядає зеленим. Але чи можемо ми погратись із температурою, щоб отримати зелену зірку? Може, таку, яка трохи тепліша чи холодніша за Сонце? Виявляється, що не можемо. Тепліша зірка видаватиме більше блакитного кольору, а більш холодна – червоного, і у будь-якому разі наші очі не побачать там зеленого. Провину за це потрібно покладати не на зірки, а на нас самих. Головна причина – будова нашого ока.

Світлочутливі до кольору клітини – колбочки бачать кольори, і їх буває три види: чутливі до червоного, синього та зеленого. Наприклад, апельсин збуджує червоні колбочки вдвічі сильніше за зелені, і залишає сині у спокої. Коли мозок отримує сигнал від трьох колбочок, він говорить: «Напевно, це помаранчевий об'єкт». Якщо зелені колбочки бачать стільки ж світла, як червоні, а сині нічого не бачать, ми інтерпретуємо колір, як жовтий. І так далі.
Тому єдиний спосіб для зірки виглядати зеленою – це випромінювати лише зелене світло. Але із графіка вище видно, що це неможливо. Будь-яка зірка, що випускає зелений, випускатиме також багато червоного і блакитного, що зробить її білою. Зміна температури зірки перетворить її на помаранчеву, жовту, червону або блакитну, але зелену зробити не вийде. Наші очі просто не побачать її такою.
Тому зелених зірок не буває. Випромінювані зірками кольори і те, як наші очі інтерпретують, це різні речі.

Зв'язок між температурою та довжиною хвилі піку визначається законом зміщення Віна. Виходячи з його формули, зірка з температурою 5500 К випромінюватиме максимум випромінювання на довжині хвилі 527 нанометрів, майже в центрі зеленої частини спектру.

Таким чином, відсутність зелених зірок здається ще загадковішою. Зірки з такою температурою безперечно є - дійсно, фотосфера Сонця, що визначає світло, що випромінюється ним, знаходиться недалеко від температури 5720 К - так чому ж вони не зелені?

Ключовим моментом у відповіді є те, що зірки не випромінюють світло тільки на піку своєї форми, подібно до струни, що виробляє звук однієї довжини хвилі. Зірки завжди виробляють багато фотонів з більшою довжиною хвилі та кілька фотонів із меншою довжиною хвилі.

Якби наші очі концентрувалися виключно на піковій довжині хвилі, ми б бачили зірки, подібні до Сонця, зеленими, але вони працюють інакше. Зіткнувшись із сумішшю зеленого та жовтого, з додаванням невеликої кількості червоного та синього, ми бачимо суміш як білу. Той самий процес ми спостерігаємо при нагріванні тіла. Спочатку воно світиться червоним, потім помаранчевим, а потім білим. Якщо у нас є досить потужне джерело тепла, воно може навіть світитися блакитним, але не зеленим.

Люди можуть бачити зірки зеленими, якщо пропускати світло через фільтр, який гасить деякі інші довжини хвиль, але насправді це просто обман.

Зірки випромінюють у дуже широкому діапазоні, а зелений колір знаходиться в самій середині спектру і тому, зливаючись з рештою кольорів, доходить до нас у вигляді білого кольору. Червоний + синій + зелений = білий. Або сірий, якщо свічення слабке. Сонячний спектр в видимому діапазоні досить рівний, що і призводить до більш менш однакового збудження всіх 3 типів колбочок. Що, власне, і сприймається як білий колір. Якщо змістити спектр сонця в червону область, то спочатку це викличе зниження рівня збудження синіх колб, що сприйматиметься як пожовтіння. Якщо змістити ще далі почне пропаде зелена складова, що сприйматиметься як почервоніння. До речі, у нашого Сонця максимум випромінювання припадає якраз на зелений. Так що наше Сонце – зелена зірка, а ми не можемо цього розглянути.

Фіолетовий – ще один колір, який ви не побачите у нічному небі. Все тому, що наші очі схильні краще сприймати синій, а не фіолетовий. Зірки, які випромінюють фіолетове світло, також випромінюють багато синього світла (сусідний колір у спектрі).

І все ж таки зелені зірки на небі побачити можна: вони входять до складу візуальних подвійних зірок. Такий відтінок з'являється у них завдяки ефектам, що створюють ілюзію при розгляді об'єктів з різними кольорами, але жодного відношення до реального кольору зірки це відчуття не має. Біла зірка здаватиметься зеленою, якщо поряд з нею на небі виявиться зірка червоного кольору. Око як би намагається усереднити кольори зірок, і тому їх реальні кольори можуть не відповідати спостережуваним. Ви самі можете переконатися в цьому, навівши свій телескоп, наприклад, на відому подвійну зірку Волопаса - ви побачите, що її компоненти мають жовтуватий і зеленуватий кольори.