ระบบโชติมาตร: วัดความสว่างของดาว
The magnitude system
อัปเดตล่าสุด
ระบบวัดความสว่างของดาวที่ใช้กันมากว่าสองพันปีมีลักษณะแปลก ตัวเลขยิ่งน้อยยิ่งสว่าง และต่างกัน 5 โชติมาตรหมายถึงสว่างต่างกัน 100 เท่าพอดี บทความนี้อธิบายที่มาและสูตรที่ใช้คำนวณ
เมื่อราว 2,100 ปีก่อน ฮิปปาร์คัส นักดาราศาสตร์ชาวกรีก แบ่งดาวที่มองเห็นด้วยตาเปล่าเป็นหกกลุ่ม ดาวที่สว่างที่สุดเป็นโชติมาตร 1 ดาวที่จางที่สุดที่พอมองเห็นเป็นโชติมาตร 6 ระบบนี้ยังใช้มาถึงวันนี้ จึงมีลักษณะที่ดูกลับหัว คือตัวเลขยิ่งน้อยยิ่งสว่าง
สูตรของพอกสัน
ต่างกัน 5 โชติมาตร สว่างต่างกัน 100 เท่า
ตาของมนุษย์รับรู้ความสว่างแบบลอการิทึม คือรู้สึกว่าสว่างขึ้นเท่า ๆ กันเมื่อแสงเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัวเดิมซ้ำ ๆ ในปี ค.ศ. 1856 นอร์แมน พอกสัน กำหนดให้ความต่าง 5 โชติมาตรเท่ากับความต่างของความสว่าง 100 เท่าพอดี ความต่าง 1 โชติมาตรจึงเท่ากับราว 2.512 เท่า (
เครื่องหมายลบทำให้ดาวที่สว่างกว่าได้โชติมาตรน้อยกว่า ระบบนี้ขยายไปได้ทั้งสองทิศ วัตถุที่สว่างมากมีโชติมาตรติดลบ เช่น ดาวซิริอุสราว −1.46 ดาวศุกร์สว่างสุดราว −4.6 ดวงจันทร์เต็มดวงราว −12.7 และดวงอาทิตย์ราว −26.7 ส่วนกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์เห็นวัตถุจางถึงราวโชติมาตร 29
โชติมาตรสัมบูรณ์
โชติมาตรที่เห็นบนท้องฟ้าเรียกว่าโชติมาตรปรากฏ
ดวงอาทิตย์มีโชติมาตรสัมบูรณ์ราว 4.83 ถ้าย้ายไปไว้ที่ 10 พาร์เซกจะเป็นดาวจาง ๆ ดวงหนึ่ง ส่วนดาวไรเจลมีโชติมาตรสัมบูรณ์ราว −7 สว่างจริงกว่าดวงอาทิตย์หลายหมื่นเท่า
ตัวอย่างการคำนวณ
ดาวสองดวงมีโชติมาตรสัมบูรณ์เท่ากัน ดวงหนึ่งปรากฏโชติมาตร 1 อีกดวงโชติมาตร 6 ความต่าง 5 โชติมาตรหมายถึงฟลักซ์ต่างกัน 100 เท่า เนื่องจากฟลักซ์แปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง ดวงที่จางกว่าจึงอยู่ไกลกว่า 10 เท่า (
โชติมาตรในแต่ละย่านสี
ความสว่างที่วัดได้ขึ้นกับว่าวัดในช่วงความยาวคลื่นไหน นักดาราศาสตร์จึงวัดผ่านฟิลเตอร์มาตรฐาน เช่น U (อัลตราไวโอเลต) B (น้ำเงิน) และ V (ตามองเห็น) ผลต่างอย่าง B−V เรียกว่าดัชนีสี ใช้บอกอุณหภูมิของดาว ส่วนโชติมาตรโบโลเมตริกรวมพลังงานทุกความยาวคลื่น ใช้คำนวณกำลังส่องสว่างทั้งหมดของดาว
คำศัพท์ในบทความนี้
- magnitudeโชติมาตร
- apparent magnitudeโชติมาตรปรากฏ
- absolute magnitudeโชติมาตรสัมบูรณ์
- distance modulusโมดูลัสระยะทาง
- Pogson ratioอัตราส่วนพอกสัน
- bolometric magnitudeโชติมาตรรวมทุกความยาวคลื่น
- limiting magnitudeโชติมาตรจำกัด
บทความที่เกี่ยวข้อง
- กำลังส่องสว่าง ฟลักซ์ และกฎกำลังสองผกผันดาวที่ดูสว่างบนท้องฟ้าอาจไม่ได้สว่างจริง แค่อยู่ใกล้ บทความนี้แยกความต่างระหว่างพลังงานที่ดาวปล่อยออกมาทั้งหมด กับพลังงานที่มาถึงเรา และอธิบายว่าทำไมแสงจางลงตามกำลังสองของระยะทาง
- พารัลแลกซ์: วัดระยะดาวด้วยวงโคจรของโลกยื่นนิ้วไปข้างหน้าแล้วหลับตาสลับข้าง นิ้วจะดูเหมือนกระโดดไปมา ดาวใกล้ก็ขยับเทียบกับดาวไกลแบบเดียวกันเมื่อโลกโคจรไปอีกฝั่งของดวงอาทิตย์ มุมที่ขยับเล็กจิ๋วนี้คือวิธีวัดระยะดาวที่ตรงที่สุดที่เรามี
- ปีแสงคืออะไร และดาวที่เราเห็นอยู่ไกลแค่ไหนปีแสงเป็นหน่วยของระยะทาง ไม่ใช่เวลา และทุกครั้งที่มองท้องฟ้า เรากำลังมองย้อนไปในอดีต
- การแผ่รังสีของวัตถุดำ: อ่านอุณหภูมิดาวจากแสงวัตถุทุกชนิดที่มีอุณหภูมิจะแผ่แสงออกมา รูปร่างของสเปกตรัมขึ้นกับอุณหภูมิเท่านั้น กฎสามข้อของวัตถุดำทำให้นักดาราศาสตร์บอกอุณหภูมิ ขนาด และกำลังส่องสว่างของดาวได้จากแสงอย่างเดียว
- มลภาวะทางแสง: เมื่อเรามองไม่เห็นทางช้างเผือกมนุษย์มากกว่าหนึ่งในสามของโลกไม่เคยเห็นทางช้างเผือกด้วยตาตัวเองเพราะแสงไฟจากเมือง มลภาวะทางแสงไม่ได้กระทบแค่นักดาราศาสตร์ แต่ยังรบกวนสัตว์ป่า สุขภาพของคน และเปลืองพลังงานโดยเปล่าประโยชน์