Ядерный синтез. Образование планетных систем

5. Развитие звезд

В пользу возникновения звезд путем гравитационной конденсации (т. е. взаимного тяготения частиц) из плотной газовой или газопылевой среды говорят два следующих факта. На фоне светлых туманностей были открыты очень маленькие, но крайне плотные пылевые туманности, названные глобулами. Возможно, что они являются зародышами звезд.

Наряду с этим Ар

о (Мексика) и Хербиг (США) в пылевых туманностях созвездия Ориона обнаружили крохотные, крайне слабые сгустки. В одном из них позднее появилась туманная звездочка, которой раньше здесь не видели. Может быть, это зародилась звезда. Зарождающиеся звезды называются протозвездами. Далее, проверяемая многими расчетами на основе теории внутреннего строения звезд и сравниваемая с диаграммой цвет — светимость, построенной по наблюдениям, гипотеза рисует такую картину.

Протозвезды на этой диаграмме находятся правее главной последовательности, так как их температура еще ниже, чем у возникших звезд данной массы и соответствующей ей светимости. Сжимаясь, звезда «движется» горизонтально влево по диаграмме, пока в недрах звезды температура не поднимется до нескольких миллионов градусов. Тогда начнутся ядерные реакции с участием легких элементов и выделением тепла. Переменность блеска звезд — знак того, что они еще не стали устойчивыми. Нагрев вводит в действие реакцию превращения водорода в гелий и уменьшение сжатия. Давление газа изнутри уравновешивает тяготение к центру. Звезда становится устойчивой и попадает на главную последовательность. Звезда с массой, такой, как у Солнца, сжалась и появилась на главной последовательности за 108 млн. лет.

Место прихода звезды на главную последовательность справа тем выше, чем ее масса больше. Чем массивнее звезда, тем температура в ее недрах выше и быстрее «выгорает» водород, превращаясь в гелий. Голубые звезды «сжигают» водород, находясь на главной последовательности, за 106—107 млн. лет, а Солнце лишь за 1,01 млрд. лет. Внутренней энергии Солнца хватит еще на десятки миллиардов лет.

С выгоранием водорода в ядре звезды начинается третья стадия эволюции в форме движения по диаграмме Цвет—Cветимость вправо и вверх уже в качестве красного гиганта. В конце этой стадии в красных гигантах идет реакция превращения гелия в углерод.

В третьей стадии она исчерпывается. Звезда, уплотнившись, приходит в состояние белого, крайне плотного карлика. При малой поверхности и скупом поэтому расходе энергии белый карлик опять может светить за счет сжатия очень долгое время.

Рис.1 Диаграмма Герцшпрунга-Рассела.

6. Цвет и светимость звезд

Звезды имеют разный блеск и цвет: белый, желтый, красный. Чем краснее звезда, тем она холоднее.

Наше Солнце относится к желтым звездам. Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Белые звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла (они видны летом и осенью), Сириус — ярчайшая звезда неба; красные звезды: Бетельгейзе в созвездии Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес в созвездии Скорпиона (виден летом). Звезды кажутся расположенными на небесной сфере везде от нас одинаково далеко.

Днем небо кажется голубым куполом оттого, что флуктуации плотности воздуха (из-за движения молекул) сильнее всего рассеивают голубые лучи солнечного света. Это и окрашивает небо в голубой цвет. Из кабины космического корабля, вне пределов земной атмосферы, небо кажется черным, и на нем видны звезды. Самые яркие из них можно видеть днем и с высоких гор, где воздух разреженнее и небо темнее, чем внизу. Яркие звезды днем можно видеть и в телескоп.

Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами 1-й величины, а самые слабые, видимые на пределе зрения для невооруженного глаза, звездами 6-й величины. Эта старинная терминология сохранилась. К истинным размерам звезд термин «звездная величина» отношения не имеет, а характеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Звезды 1-й величины ярче звезд 2-й величины в 2,512 раза. Звезды 2-й величины в 2,512 раза ярче звезд 3-й величины и т. д.

Звезды 1-й величины ярче звезд 6-й величины ровно в 100 раз. Наибольший телескоп регистрирует звезды до 23-й величины. После точных измерений блеска звезд пришлось ввести дробные и отрицательные звездные величины, например: Альдебаран 1,06, Вега 0,14, Сириус —1,58 звездной величины. Солнце при сравнении со звездами имеет звездную величину — 26,80.

7. Солнце

Со́лнце — центральная и единственная звезда нашей Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,8 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на поверхности Земли, участвуя в фотосинтезе, и влияет на земную погоду и климат. Солнце состоит из водорода (~74 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и следующих, входящих в его состав в микроскопических концентрациях, элементов: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 5780 K, поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за поглощения части спектра атмосферой Земли у поверхности нашей планеты этот свет приобретает жёлтый оттенок.

Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также ионизированного водорода. В нашей Галактике Млечный Путь насчитывается свыше 100 миллионов звёзд класса G2, тогда как 85 % звёзд нашей Галактики — это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём, это красные карлики, находящиеся в конце своего цикла эволюции). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза гелия из водорода.

Солнце находится на расстоянии примерно 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот примерно за 225—250 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равняется 217 км/с, таким образом оно проходит один световой год за 1400 лет, а одну астрономическую единицу за 8 суток В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае Рукава Ориона нашей Галактики, между Рукавом Персея (англ.) и Рукавом Стрельца (англ.), в так называемом «Местном межзвёздном облаке» (англ.) — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность «Местном пузыре» (англ.) — зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой (его абсолютная звёздная величина +4,83.

 Скачать реферат