Звезды главной последовательности.
АСТРОНОМИЯ, ГРУППА № 36, 15.02.2022 г.
Занятие № 13
Тема: Внутреннее строение Солнца и звезд главной последовательности. Эволюция звезд.
Цель : изучить внутреннее строение Солнца, звезды главной последовательности, эволюцию звезд: рождение, жизнь и смерть звезд.
План:
1. Внутреннее строение Солнца.
2. Звезды главной последовательности.
3. Эволюция звезд.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Внутреннее строение Солнца.
Солнце — ближайшая к Земле звезда, которая своим теплом обеспечивает существование жизни на нашей планете.
Звезды образуются в результате гравитационного сжатия облаков межзвездного газа. Наиболее распространенным элементом во Вселенной является водород, поэтому Солнце, как и все остальные звезды, в момент образования состояло в основном из водорода.
По мере гравитационного сжатия плотность Солнца возрастала, температура в ядре тоже. Этот процесс продолжался до тех пор, пока кинетической энергии ядер водорода в центре Солнца не стало хватать для сливания в ядра гелия. Такой процесс начинается, когда температура достигает миллионов кельвинов, и он проходит с большим выделением энергии, поэтому после «зажигания» реакции сливания ядер водорода в ядра гелия звезда начинает светиться. Кроме того, появляется сила, которая уравновешивает силу гравитации. Звезда приходит в состояние гидростатического равновесия, занимает свое место на диаграмме Герцшпрунга — Рассела, и находится там некоторое количество времени. Для Солнца этот период составляет 8–10 млрд лет. И в данный момент половина этого периода уже пройдена.
|
|
|
Итак, Солнце — это огромный шар из водорода, образовавшийся в результате гравитационного сжатия. Температура на поверхности солнца — около 6000 К. Тело, нагретое до такой температуры, начинает светиться, причем максимум излучения приходится на желто-зеленую часть спектра.
Энергия, требующаяся для поддержания такой температуры, производится в центре Солнца в результате термоядерных реакций. В настоящее время построена достаточно точная модель Солнца, и расчеты показывают, что температура в его центре достигает 1.5×107K, а плотность составляет 1.5×105 килограмм на кубический метр (средняя плотность Солнца в сто раз меньше). В таких условиях ядра водорода сливаются в ядра гелия. Поэтому в центре Солнца со временем процент гелия увеличивается.
По мере удаления от центра плотность и температура падают, и на расстоянии приблизительно 0,3 радиуса Солнца их уже не хватает для поддержания термоядерной реакции. Эта величина и принята за размер солнечного ядра.
|
|
|
Вся энергия, выработанная в ядре, переносится к поверхности Солнца. Происходить это может двумя способами: путем излучения и путем конвекции (перемешивания слоев газа различной температуры).
Внутреннее строение Солнца таково, что в зоне близко к ядру вещество имеет слишком большую плотность, и перемешивание здесь затруднено. Поэтому на расстояниях 0,3–0,7 солнечного радиуса энергия переносится в основном излучением, а далее — в основном конвекцией.
То есть кванты энергии, выделившиеся в ядре, начинают движение к поверхности Солнца. Они многократно сталкиваются с ядрами водорода и электронами, поглощаются и снова переизлучаются, доходят до зоны конвективного переноса, где энергия в основном переносится уже тепловым движением ядер и электронов, и, наконец, на поверхности энергия снова выделяется в виде излучения.
Весь путь квантов энергии от выделения в ядре до излучения на поверхности занимает в среднем 10 млн лет. Поэтому энергия, которая греет Землю сейчас, была выработана в ядре Солнца еще тогда, когда не существовало не только человека, но даже человекообразных обезьян: первые из них появились 6,5 млн лет назад.
Краткая модель строения Солнца: ядро, центральная часть с фотосферой, атмосфера-оболочка (рис. выше). Характеристики частей Солнца и типичных процессов в них: 1) плотное ядро — термоядерные реакции, теплопередача излучением и конвекцией в плазме; 2) атмосфера-оболочка — механическое движение газа, излучение электромагнитных волн, выброс заряженных частиц.
|
|
|
Солнце — это огромный шар, состоящий из водорода. В центре температура и давление настолько высоки, что там идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Энергия, выделившаяся при этом, постепенно выходит на поверхность Солнца, сперва в основном с помощью излучения атомов водорода, а ближе к поверхности — путем конвекции.
Звезды главной последовательности.
Звезды – это огромные шары, состоящие из светящейся плазмы. В пределах нашей галактики насчитывается огромное их количество. Звезды играли важную роль в развитии науки. Также они отмечались в мифах многих народов, служили в качестве инструментов навигации. Когда были изобретены телескопы, а также открыты законы движения небесных тел и гравитация, ученые поняли: все звезды похожи на Солнце.
Главная последовательность (ГП) - наиболее населенная область на диаграмме Гецшпрунга - Рессела (ГР). Основная масса звезд на диаграмме ГР расположена вдоль диагонали на полосе, идущей от правого нижнего угла диаграммы в левый верхний угол. Эта полоса и называется главной последовательностью.
|
|
|
Нижний правый угол занят холодными звездами с малой светимостью и малой массой, начиная со звезд порядка 0.08 солнечной массы, а верхний левый угол занимают горячие звезды, имеющие массу порядка 60-100 солнечных масс и большую светимость (вопрос об устойчивости звезд с массами больше 60-120Мsun остается открытым, хотя, по-видимому, в последнее время имеются наблюдения таких звезд).
Фаза эволюции, соответствующая главной последовательности, связана с выделением энергии в процессе превращения водорода в гелий, и так как все звезды ГП имеют один источник энергии, то положение звезды на диаграмме ГР определяется ее массой и в малой степени химическим составом.
Основное время жизни звезда проводит на главной последовательности и поэтому главная последовательность - наиболее населенная группа на диаграмме ГР (до 90% всех звезд лежат на ней).
Главная последовательность
Группы звезд
Впервые вопросом сопоставления звезд с их спектральными классами занялись ученые Э. Герцшпрунг и Г. Рассел. Они создали диаграмму, на которой отображался спектр и светимость звезд. Впоследствии данная диаграмма была названа в их честь. Большая часть светил, расположенных на ней, называется небесными телами главной последовательности. В эту категорию входят звезды, начиная от голубых сверхгигантов, и заканчивая белыми карликами. Светимость Солнца на данной диаграмме принимается за единицу. В последовательность входят звезды различной массы. Ученые выделили следующие категории светил:
Сверхгиганты – I класс светимости.
Гиганты – II класс.
Звезды главной последовательности – V класс.
Субкарлики – VI класс.
Белые карлики – VII класс.
Дата добавления: 2022-07-16; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!