Фотометрична система

В астрономії, під фотометричних системах розуміють набір добре вивчених спектральних смуг (фільтрів) з відомою чутливістю до падаючого випромінювання. Чутливість зазвичай залежить від використовуваних оптичних систем, детекторів і фільтрів. Для кожної фотометричної системи визначено набір первинних фотометричних стандартів - зірок з "точно" відомої зоряною величиною в кожній смузі.


1. Історія

Зоряна фотометрія зародилася ще до народження фотографії. В каталозі Боннської огляд вперше був приведений великий масив зоряних величин, виконаний за допомогою окомірних оцінок. Пізніше зоряні величини почали визначати з появою фотографії. Виявилося, що зоряні величини одних і тих же світил, виміряні оком або фотографічно можуть сильно відрізнятися. Це відбувається від того, що максимальна чутливість людського ока доводиться на довжину хвилі близько 5500 , а перші фотопластинки мали максимальну чутливість в більш короткохвильовому діапазоні, приблизно на 4000 . З появою Ортохроматичні фотопластинок, чия чутливість приблизно відповідає чутливості людського ока, стало можливим створити двухполосную фотометричну систему, що одержала назву міжнародної системи зоряних величин. Різницю між зоряними величинами світила в двох діапазонах стали називати показником кольору.

Перша фотометрична система, в сучасному розумінні, була побудована Гарольдом Джонсоном [1] в кінці 40-х років XX ст. До цих пір вона залишається найбільш поширеною, незважаючи на те, що вже створено понад 200 нових, більш суворих фотометричних систем.


2. Завдання астрономічної фотометрії та фотометричних систем

У застосуванні до астрономічних об'єктів перед фотометрії ставиться дві основні задачі:

  1. Визначення зоряних величин світил. На підставі цього проводиться пошук змінних зірок, визначення їх амплітуд і періодів.
  2. Відновлення початкового розподілу енергії в спектрі досліджуваного об'єкта

В залежності від поставлених завдань застосовують фотометричну систему з потрібним набором фотометричних смуг і стандартів.

3. Класифікація

Будь-який прилад має різну чутливість в різних діапазонах спектру. Залежність чутливості приладу від довжини хвилі називають кривою реакції приладу. Якщо прилад налаштований для роботи в якійсь смузі фотометричної системи, говорять про кривої реакції фотометричної смуги.

Б. Стремгрен на початку 60-х років XX ст. запропонував використовувати наступний розподіл фотометричних систем:

  • широкосмугові;
  • среднеполосние;
  • вузькосмугові.

Критерієм була обрана напівширина (ширина на рівні 50% пропускання по відношенню до максимуму). Для широкосмугових систем ця величина перевищує 300 , для вузькосмугових вона менше 100 .

Широкосмугові системи виникли як реалізація природних фотометричних смуг, таких як крива спектральної світлової ефективності дії монохроматичного випромінювання на око, крива чутливості фотопластинки і т.д. До достоїнств таких систем відносять високу проницающую здатність, оскільки при фотографуванні вимагають менших витрат часу. Їх загальним недоліком є ​​те, що на великому інтервалі спектра зустрічається може зустрічатися безліч різних особливостей, які усереднюються при вимірюванні. Найбільш відомою широкосмугової системою є UBV.

Кордон вузькосмугових систем обрана таким чином, щоб властивості випромінювання в кожному фільтрі мало відрізнялося від монохроматичного. Такі смуги називаються квазімонохроматіческімі.

Среднеполосние системи користуються великою популярністю за те, що дозволяють поєднати достоїнства широко-і вузькосмугових систем. З одного боку, їх смуги досить широкі, щоб можна було провести вимірювання досить слабких зірок за розумний час, з іншого, смуги досить вузькі, щоб можна було виміряти тільки потрібні ділянки спектру, необхідні для вирішення поставлених завдань.


4. Найбільш відомі фотометричні системи

  • Широкосмугові
    • Фотометрична система UBV. Перша фотометрична система, створена Гарольдом Джонсоном в кінці 40-х років XX ст. Спочатку була визначена для 3-х фільтрів: U - ультрафіолетовий ( англ. ultraviolt ), B - блакитний ( англ. blue ), V - видимий ( англ. visible ). Згодом була додана четверта смуга R - червона ( англ. red ) [1]. Подальші дослідження дозволили продовжити цю систему в інфрачервоний діапазон спектру
    • Тянь-шанська фотометрична система. Модернізація системи UBVR, виконана в ГАІШ МДУ в 70-х - 90-х рр.. XX в., Реалізована у вигляді Тянь-Шаньского фотометричного каталогу.
  • Среднеполосние
    • Арізонська фотометрична система. Створена в 60-х - 70-х рр.. XX в. Г. Джонсоном і Р. Мітчелом в обсерваторії Місячної і планетарної лабораторії в Аризоні.
    • Фотометрична система Стремгрена. Одна з перших среднеполосних систем, створена Б. Стремгреном в 60-х рр.. XX в. За популярністю поступається тільки системі UBV.
    • Вільнюська фотометрична система. Створена в 70-х рр.. XX в. в Вільнюської астрономічної обсерваторії.
    • Фотометрична система u'g'r'i'z '. Одна з найбільш молодих фотометричних систем, використовувана в SDSS.

З повним списком фотометричних систем можна ознайомитися на сайті The Asiago Database on Photometric Systems (Англ.)