СОНЦЕ, ЗІРКИ І МІЖЗОРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ

До далеким зіркам, в небесну роздимь відлітали ракети не раз. люди, люди - високі зірки долетіти б мені тільки до Вас.

Р. Гамзатов

Сонце - це наша зірка. Вивчаючи Сонце, можна дізнатися про багато явищ і процеси, що відбуваються на інших зірках і недоступних безпосередньому спостереженню через величезних відстаней, які відділяють нас від зірок. Радіус Сонця в 109 разів, обсяг в 1,3 млн разів, маса в 333000 разів більше відповідно радіусу, обсягу і маси Землі.

Енергія, що отримується Землею від Сонця, характеризується сонячної постійної. Сонячної постійної називається величина, визначувана повною енергією, яка падає в 1 с на майданчик в 1 м 2 , розташовану перпендикулярно до сонячних променів поза земною атмосферою на середньо відстані Землі і Сонця. За останні 3 млрд років вона не ізменілас і становить 1360 Вт / м 2 . Значить, повна енергія, яку випромінює Сонце в одиницю часу, постійна. Ця енергія називається світністю (1 0 ) У Сонця, а потужність його випромінювання становить Ь з = 4 * 10 26 Вт.

Існують різні способи визначення температури Сонця, всі вони засновані на фізичних законах, відкритих на Землі і чинних у всій доступній спостерігачам частини Всесвіту. Ці методи дають величину температури поверхні Сонця 6000 К. При такій температур речовина знаходиться на Сонце в газоподібному стані, причому атом деяких хімічних елементів іонізовані. З глибиною температур зростає (досягає в центрі Сонця 14 млн К) і збільшується число іонізованих атомів. Тому основний стан, в якому находітс речовина на Сонце, - це плазма, а Сонце - це раскаченних плазмова куля.

Ототожнення ліній в спектрі Сонця з лініями в спектрах хімічних елементів, що вивчаються в лабораторних умовах, дозволяє визначити склад атмосфери Сонця. На Сонці виявлено понад 70 хімічних елементів. Ніяких «неземних» елементів Сонце не містить. Найпоширеніші - водень (близько 70% всієї маси Сонця) У і гелій (більше 28%). Гелій ( «сонячний газ») був вперше відкритому на Сонце і лише майже через 30 років - на Землі.

Джерелом енергії Сонця є термоядерний синтез ядер водню з утворенням ядер гелію. Це відбувається в ядрі Сонця, що становить чверть його радіуса. Перенесення енергії, що виділяється при щомиті згорянні в ядрі Сонця 600 млн т водню, відбувається в зоні променевого переносу енергії, а потім конвективного зоні. Сонце випускає електромагнітне випромінювання у всьому діапазоні довжин хвиль від у-промені до радіохвиль, максимум видимого випромінювання знаходиться на довжині хвиль 5000 А. Видиме випромінювання Сонця утворюється в самому нижньому сло атмосфери Сонця - фотосфері. Атмосфера складається також з хромосфери і корони. Крім випромінювання, від Сонця поширюється потік частинок -протонов, нейтронів, електронів, які називаються сонячним вітром. На відстані Землі їх швидкість становить 400 км / с. Коли Сонце спокійне сонячний вітер стабільний; але під час сонячної активності пото частинок посилюється. Сонячна активність на Сонці проявляється в вид плям, факелів, спалахів, протуберанців і інших явищ, наблюдаетс періодично в середньому через 11 років і впливає на земні процеси.

Зірки - це масивні гарячі газові кулі. У них зосереджено понад 95% всіх елементів, які спостерігаються в природі. Вивчаючи, як розподілені в просторі зірки і їх скупчення, вчені досліджують тим сами будова оточуючого нас світу, структуру Всесвіту. Зірки розрізняються великою різноманітністю розмірів, мас, светимостей, кольором, температурою. За масам є зірки, що перевершують Сонце в 80 разів, але їсть і складові 0,05 маси Сонця. За светімостям зірки мають 100000 разів більшу і в стільки ж разів меншу світність. Діапазону поверхневих температур зірок охоплює від 3000 К до 50 000 К. Цве зірки залежить від температури. При 3000 К зірка червона, при 6000 К -жовта, при 10000 - біла, а при великих - блакитні. Час існування зірок залежить від маси. Час життя масивних зірок коротше, че легких. Діапазон часу існування зірок становить від 100 мл до сотень млрд років. У зірках відбулося і відбувається утворення біль шинства хімічних елементів, з яких складається речовина оточуючого нас світу. Атоми будь-якої речовини на Землі, включаючи і ті, з яких складаємося ми самі, коли-то, ще до того, як виникла Сонячна система народилися або перебували в надрах зірок.

Отримання спектрів зірок і їх порівняння із спектрами лабораторних газових джерел відразу ж дозволили зробити висновок про те, що зірок складаються з відомих на Землі хімічних елементів. На Сонці і н зірках були знайдені практично всі елементи періодичної систем елементів Менделєєва, крім нестійких ізотопів і самих важкі атомів. У більшості зірок близько 98% маси доводиться на водорості і гелій - найлегші елементи, причому по масі водню примерн в 2,5 рази більше, ніж гелію. На частку всіх інших важких елементо припадає менше 2% маси.

Хоча зірки складаються із знайомих хімічних елементів, зоряний газ володіє двома важливими особливостями. По-перше, якщо в звичайних, «земних» умовах газ складається з молекул, то в зірках через високу температуру молекули розпадаються (дисоціюють) на окремі атоми, та що зоряний газ атомарний. Лише в зовнішніх шарах найбільш холодні зірок, де температура не перевищує 4000 К, є найбільш стійкі радикали або молекули, наприклад Си, СН 3 , ОН, ТЮ. По-друге , основна маса зоряного газу іонізована. Це також викликано високою температурою.

Так як зірки помітно не змінюють своїх розмірів, можна вважати, що їх речовина знаходиться в рівновазі: тиск газу всередині зірки сам встановлюється якраз таким, щоб утримати зірку від гравітаціонног стиснення. Ця рівновага стійко, в іншому випадку ні зірок, ні Сонць в природі не існувало б.

Температура і щільність газу всередині зірок швидко зростає углиб. Так, в центрі Сонця температура становить близько 14 млн градусів а щільність газу приблизно в 150 разів більше, ніж у води. За Викорис оцінками, більшість зірок може світити, не перестаючи, багато мільярдів років. Сонце випромінює світло вже близько 5 млрд років. Це в кілька ра більше віку найдавніших викопних рослин.

Звідки зірки черпають випромінюється ними енергію? Основним джерелом енергії зірок вважаються взаємодія між атомними ядрами. Відомо, що при термоядерних реакціях відбувається злиття (синтез) У легких ядер атомів з утворенням більш важких ядер інших атомів В надрах зірок відбувається взаємодія між ядрами водню - протонами. При температурі 10-30 млн градусів, існуючої в центральних областях більшості зірок, середня швидкість руху протоно становить кілька сотень кілометрів на секунду. Найбільш енергійні протони, стикаючись, взаємодіють між собою досить складні чином. В результаті цієї взаємодії чотири протона можуть утворити одне ядро атома гелію. Така реакція супроводжується виділення енергії. Це підтримує високу температуру в надрах зірки. Виходить, що зірки як би «підігріваються» з центру. Реакція перетворення водню в гелій можна змалювати таку картину:

Так як маса чотирьох протонів більше маси ядра атома гелію, то цей надлишок маси і несеться квантами випромінювання і нейтрино в соответстви з рівнянням Ейнштейна Е = ТПС 2 = Ьу. Зірки типу Сонця кожну секунд втрачають на випромінювання масу в мільйони тонн. При цьому сотні мільйонів тонн водню щомиті перетворюються в гелій. У зірок, температур яких в центрі істотно вище, ніж у Сонця, може відбувається синтез більш важких елементів з гелію. Ці реакції також супроводжуються виділенням енергії, здатної підтримувати випромінювання зірок. Так в червоних гігантах і надгігантів, в надрах яких температура перевищує сотні мільйонів градусів, можуть йти реакції злиття ядер гелію призводять до утворення ядер вуглецю і кисню (з трьох і чотири ядер гелію відповідно):

Велика частина вуглецю і кисню виникла в надрах таких зірок.

Отже, в зірках шляхом злиття атомних ядер виникають нові хімічні елементи, яких в природі стає все більше і більше. Хімічні елементи, складові нашу Землю і все, що на ній існує, в більшості своїй також сформувалися в надрах зірок мільярди ле назад, коли ще не існувало ні Землі, ні Сонця.

Відповідно до сучасних уявлень зірки утворюються шляхом конденсації дуже розрідженої міжзоряного газопилової середовища. Щільність міжзоряного газового середовища незначна. Хімічний склад міжзоряного газу досить добре вивчений. Він схожий з хімічним складом зовнішніх шарів зірок. Переважають атоми водню і гелію, атом металів порівняно небагато. У досить помітних кількостях присутні найпростіші молекулярні сполуки (наприклад, СО, си) Можливо, що значна частина міжзоряного газу знаходиться в форм молекулярного водню. Крім газу, до складу міжзоряного середовища входь космічний пил. Розміри таких пилинок становлять 10 ~ 4 -10 -5 см. Він є причиною поглинання світла в міжзоряному просторі. Космічний пил, так само як і пов'язаний з нею міжзоряний газ, сильн концентрується до галактичної площини. Товщина газопилового сло становить всього лише близько 250 пк. Міжзоряний газ і пил змішані Для цього середовища характерно різко виражене «клочковатое» розподіл. Вона існує у вигляді хмар (в яких щільність раз в 10 больш середньої), розділених областями, де щільність мізерно мала. Ці газопилові хмари зосереджені в основному в спіральних гілках Галактик і беруть участь в галактичному обертанні. Найбільш щільні з таких хмар спостерігаються як темні або світлі туманності.

В окремих областях міжзоряного простору газ знаходиться переважно в молекулярному стані. За останні 30 років, що минули після відкриття в міжзоряному середовищі радіоліній ВІН і Н 2 0, було відкрито багато інших радіоліній міжзоряного походження, що належать різним молекулам. Повне число виявлених таким чином молекул вже перевищує 50. Серед них особливо велике значення має молекула СО, радіолінія якої спостерігається майже у всіх областях міжзоряного середовища. Досить несподіваним було виявлення в таких хмари радіоліній вельми складних багатоатомних молекул, наприклад СН 3 СОН СН 3 СК і ін. Це відкриття, можливо, має відношення до проблеми походження життя у Всесвіті.

Порівняно недавно астрономи отримали ряд непрямих доказів наявності міжзоряних магнітних полів, пов'язаних з хмарами міжзоряного газу і рухаються разом з ними. Міжзоряні магнітні поля грають вирішальну роль при утворенні щільних газопилових хмар міжзоряного середовища, з яких конденсуються зірки. Мас міжзоряного газу в нашій Галактиці близька до мільярда сонячних мас що становить трохи більше 1% від повної маси Галактики, обумовленої в основному зірками. В інших зоряних системах щодо утримання міжзоряного газу змінюється в досить широких межах У еліптичних галактик воно дуже мало, близько 10 -4 і навіть менше в той час як у неправильних зоряних систем (типу Магелланові Хмари) зміст міжзоряного газу доходить до 20 і навіть 50% . Ет обставина тісно пов'язане з питанням про еволюції зоряних систем.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >