Солнце, описание, интересные факты, характеристики. Характеристика солнца по температуре светимости размерам 5 класс
osiktakan.ru Основные параметры СолнцаСолнце - описание, известные параметры.
Таблица параметров Солнца:
Наше Солнце является нормальной звездой G2, одной из более 100 миллиардов звезд в нашей галактике. Солнце на сегодняшний день является крупнейшим объектом в Солнечной системе. Оно содержит более 99,8% от общей массы Солнечной системы (Юпитер содержит больше остальных планет).
Мы часто говорим, что Солнце является «обычной» звездой. Это верно в том смысле, что есть много других, подобных ему звезд. Но есть еще много меньших звезд, есть и значительно крупнее. Если все звезды расставить последовательно по массе от больших к меньшим, то Солнце войдет в первые 10% всех звезд. Средний размер звезд, по массе, в нашей галактике, вероятно, менее половины массы Солнца. Солнце отражено во многих мифологиях: греки называли его Гелиос и римляне называли его Сол. Солнце, в настоящее время состоит из около 70% водорода и 28% гелия по массе, все остальные элементы, в большинстве своем металлы, составляет менее 2% массы Солнца. Состав Солнца медленно изменяется с течением времени, поскольку Солнце превращает водород в гелий в своем ядре. Внешние слои обладают дифференцированным вращением: на экваторе поверхность делает один оборот каждые 25,4 дней, вблизи полюсов, примерно за 36 дней. Это странное поведение связано с тем, что Солнце не является твердым телом, как на Земле. Аналогичные эффекты наблюдаются в газовых планетах Солнечной системы. Дифференцированное вращение распространяется и вниз в недра Солнца, но ядро Солнца вращается как твердое тело. Ядро, это, скорее всего 25% радиуса Солнца. Температура ядра 15600000 градусов Кельвина и давление 250 000 000 000 атмосфер. В центре ядра плотность Солнца в 150 раз больше, чем воды. Энергетическая мощность Солнца около 386 000 000 000 млрд. МВт. Каждую секунду около 700 000 000 тонн водорода превращается в 695 000 000 тонн гелия и 5000000 тонн вещества (= 3.86e33 эрг) выделяется в виде энергии гамма-лучей. Поверхности Солнца, называется фотосферой , температура на поверхности около 5800 К. Температура на солнечных пятнах только 3800 К (они выглядят темными по сравнению с окружающими областями Солнца). Размер солнечных пятен может составлять до 50000 км в диаметре. Солнечные пятна вызваны сложным, и пока, досконально не изученным взаимодействием с магнитным полем Солнца. Выше поверхности Солнца лежит хромосфера.
Сильно разреженная область выше хромосферы, называемая короной, она простирается на миллионы километров в пространстве, но видна только во время полного солнечного затмения. Температура короны более 1000000 К. По совпадению Луна и Солнце имеют один угловой размер, если смотреть с Земли. Затмения Солнца происходят раз или два в год в конкретных областях Земли. Магнитное поле Солнца очень сильное и сложное по строению, магнитосфера Солнца (также известная как гелиосфера) простирается далеко за пределы орбиты Плутона.
В дополнение к теплу и свету, Солнце испускает поток заряженных частиц (в основном протонов и электронов), известный как солнечный ветер, распространяющийся по всей Солнечной системе со скоростью в 450 км/сек. Последние данные с космического аппарата Ulysses , показывают, что во время минимума солнечного цикла, солнечный ветер, испускаемый из полярных полюсов, движется со скоростью 750 километров в секунду, что в два раза меньше скорости солнечного ветра, испускаемого на экваторе. В состав солнечного ветра, как представляется, также отличаются в полярных регионах. Во время солнечного максимума, однако, солнечный ветер движется с промежуточной скоростью. Солнечный ветер оказывает большое влияние на хвосты комет и даже имеет заметное воздействие на траектории космических кораблей. Возраст Солнца составляет около 4,5 миллиарда лет. С момента своего рождения оно уже истратило около половины водорода в своем ядре. Он будет продолжать излучать тепло еще 5 миллиардов лет. Но, в конце концов, оно исчерпает водородное топливо. Похожие статьи:   mostinfo.su 50. Основные физические характеристики Солнца.Когда Земля в перигелии (начало января) видимый диаметр Солнца составляет 32’35”, а в афелии (начало июля) —33'31". На сред расст от Земли (1 а.е.) видимый радиус Сол сост 960", что соотв линейн радиусу 696000км
Объем Солнца 1,41* 10 в 33 степени см3 а его масса 2*10 в 33 степени что дает среднюю плотность его вещества 1,41 г.см3 Ускорение силы тяжести на поверхности Солнца 274 м/сек2 Наблюдения отдельных деталей на солнечном диске, а также измерения смещений спектральных линий в различных его точках говорят о движении солнечного вещества вокруг одного из солнечных диаметров, называемого осью вращения Солнца. Плоскость, проходящая через центр Солнца и перпендикулярная к оси вращения, называется плоскостью солнечного экватора. Она образует с плоскостью эклиптики угол в 7° 15' и пересекает поверхность Солнца по экватору. Угол между плоскостью экватора и радиусом, проведенным из центра Солнца в данную точку на его поверхности называется гелиографической широтой. 51. Спектр и химический состав Солнца. Солнечная постоянная.В видимой области излучение Солнца имеет непрерывный спектр. Наибольшей интенсивности непрерывный спектр достигает в синезеленой части спектра, у длин волн 4300-5000 Å . Инфракрасная область солнечного спектра до 15 мк частично поглощается при прохождении сквозь земную атмосферу . Здесь расположены полосы молекулярного поглощения, принадлежащие в основном водяным парам, кислороду и углекислому газу. Для длин волн, больших 15 мк, поглощение становится полным, и спектр Солнца доступен наблюдениям только с больших высот . Поглощение спектра Солнца молекулами воздуха продолжает оставаться сильным вплоть до области радиоволн длиной около 1 см, для которых земная атмосфера снова становится прозрачной. При этом обнаруживается, что в радиодиапазоне интенсивность солнечного спектра значительно больше, чем должна быть у тела с температурой 6000°. Другой важной особенностью радиоизлучения Солнца является его переменность, увеличивающаяся с ростом длины волны. Подобной же переменностью обладает и рентгеновское излучение Солнца . Преобладающим элементом на Солнце является водород (70%)Следующим по содержанию элементом является гелий — около 29% массы Солнца. На остальные элементы, вместе взятые, приходится чуть больше 1%. Поток излучения от Солнца принято характеризовать так называемой солнечной постоянной, под которой понимают полное количество солнечной энергии, проходящей за 1 минуту через перпендикулярную к лучам площадку в 1 см2, расположенную на среднем расстоянии Земли от Солнца. Согласно большому количеству измерений, значение солнечной постоянной Q в настоящее время известно с точностью до 1 %: Q = 1360 вт/м2. У поверхности Земли поток солнечного излучения уменьшается из-за поглощения и рассеяния в земной атмосфере и в среднем составляет 800-900 вт/м2. 52. Внутреннее строение СолнцаОдновременно с ростом температуры в более глубоких слоях Солнца должно возрастать давление, определяемое весом всех вышележащих слоев. Следовательно, плотность также будет увеличиваться. В каждой внутренней точке Солнца должно выполняться так называемое условие гидростатического равновесия, означающее, что разность давлений, испытываемых каким-либо элементарным слоем должна уравновешиваться гравитационным притяжением всех более глубоких слоев. Глубже температура растет, и возрастание плотности замедляется. При равномерном распределении масс плотность всюду равна уже известному нам среднему значению 1,4 г /см3 T = 2 800 000° (3 400 000°). В недрах Солнца существенную роль играют две ядерные реакции - протон-протонной и углеродного цикла. Ядерные реакции являются источником энергии, излучаемой Солнцем в мировое пространство. Та часть Солнца, в которой выделение энергии за счет ядерных реакций несущественно и происходит процесс переноса энергии путем поглощения излучения и последующего переизлучения, называется зоной лучистого равновесия. Выше этого уровня в переносе энергии начинает принимать участие само вещество, и непосредственно под наблюдаемыми внешними слоями Солнца, образуется конвективная зона, в которой энергия переносится конвекцией.Наконец, самые внешние слои Солнца, излучение которых можно наблюдать, называются солнечной атмосферой; в основном она состоит из трех слоев, называемых фотосферой, хромосферой и короной. studfiles.net Солнце
Солнце – ближайшая к нам звезда. Расстояние от Земли до Солнца равно 1 а. е. (149,6 млн км) – свет идет до Солнца всего 8 минут. Размеры Солнца во много раз превышают не только размеры больших планет, но и расстояния от большинства спутников до планет. Радиус Солнца в 109 раз, а масса – в 330 000 раз больше радиуса и массы Земли.
В центре Солнца температура достигает 15 миллионов градусов, а давление в 200 миллиардов раз выше, чем у поверхности Земли. Газ сжат здесь до плотности около 150 000 кг/м3.
Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд. Примерно 75 % – это водород, 25 % – гелий и менее 1 % – все другие химические элементы (в основном, углерод, кислород, азот). Основной источник энергии – протон-протонный цикл. Это очень медленная реакция (характерное время протекания – 7,9∙109 лет), так как она обусловлена слабым взаимодействием. Суть реакции состоит в том, что из четырех протонов получается ядро гелия.
Строение Солнца удалось уточнить с помощью гелиосейсмологии (колебания поверхности Солнца – отзвук тех волн, которые распространяются в его глубинах). Атмосфера Солнца состоит из фотосферы, хромосферы и короны.
Фотосферой называется та часть атмосферы Солнца, в которой образуется видимое излучение. Ее толщина составляет всего 700 км. В фотосфере наблюдаются гранулы (светлые мелкие образования, размером 1000–2000 км), пятна (холодные области фотосферы, температура пятен около 3500–4500 К, размеры крупных пятен могут превышать 100000 км), факелы (светлые образования, окружающие пятна, температура факелов может достигать 8000 К, размеры – 30000 км). Выше фотосферы расположена хромосфера Солнца, протяженностью 10000–15000 км. Над хромосферой могут наблюдаться протуберанцы – причудливой формы арки, фонтаны, облака.
Над хромосферой находится корона – самая разреженная и самая горячая часть атмосферы Солнца, размеры которой превышают размеры более низких слоев в сотни раз.
Основной характеристикой солнечной активности является число Вольфа, равное сумме общего количества пятен f и удесятеренного количества групп пятен (одиночное пятно также считается группой) g: Цикл солнечной активности повторяется в среднем через 11 лет.Солнце – это звезда, которая образовалась после взрывов сверхновых, состоящая не только из водорода и гелия, но и содержащая железо и другие элементы, звезда, около которой есть планеты, содержащие много тяжелых элементов. Около Солнца смогла сформироваться планетная система, на третьей планете которой – Земле – возникла жизнь. files.school-collection.edu.ru Решебник по астрономии 11 класс на урок №19 (рабочая тетрадь)
Решебник по астрономии 11 класс на урок №19 (рабочая тетрадь) - Солнце как звезда
1. Руководствуясь схемой строения Солнца, укажите названия внутренних областей и слоёв атмосферы Солнца.
2. Заполните таблицу с основными характеристиками Солнца.
3. Определите линейный радиус Солнца (в радиусах Земли и километрах). Угловой радиус фотосферы и расстояние от Земли до Солнца Считайте известными. 4. Определите массу Солнца, если Земля обращается вокруг Солнца на расстоянии 1 а. е. с периодом один год. Орбиту Земли считайте круговой. 5. Звезда Ригель из созвездия Орион излучает света примерно в 60 тыс. раз больше нашего Солнца. Объясните почему же тогда Солнце выглядит ярче, чем Ригель? Решение: Солнце — ближайшая к нам звезда, и она в 23 млн раз ближе, чем Ригель. 6. Определите светимость Солнца, если солнечная постоянная равна 1370 Вт/м, а расстояние от Земли до Солнца — 1 а. е. 7. Определите температуру фотосферы, если светимость Солнца равна 3,85 ⋅ 1026 и радиус Солнца — 696 тыс. км.
belmathematics.by Основные физические характеристики СолнцаМасса (M) = 2 · 1030кг. Радиус (R) = 7 · 108м. Средняя плотность (р) = 1,4 · 103 кг/м3. Ускорение силы тяжести (g) = 2,7 · 102 м/с2. На основе этих данных, используя закон всемирного тяготения и уравнение газового состояния, можно рассчитать условия внутри Солнца. Такие расчеты позволяют получить модель «спокойного» Солнца. При этом принимается, что в каждом его слое соблюдается условие гидростатического равновесия: действие сил внутреннего давления газа уравновешивается действием сил тяготения. Согласно современным данным, давление в центре Солнца достигает 2 · 108 Н/м2, а плотность вещества значительно превышает плотность твердых тел в земных условиях: 1,5 · 105 кг/м3, т. е. в 13 раз больше плотности свинца. Тем не менее применение газовых законов к веществу, находящемуся в этом состоянии, оправдано тем, что оно ионизовано. Размеры атомных ядер, потерявших свои электроны, примерно в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома. Поэтому размеры самих частиц пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями между ними. Это условие, которому должен удовлетворять идеальный газ, для смеси ядер и электронов, составляющих вещество внутри Солнца, выполняется, несмотря на его высокую плотность. Такое состояние вещества принято называть плазмой. Ее температура в центре Солнца достигает примерно 15 млн К. При столь высокой температуре протоны, которые преобладают в составе солнечной плазмы, имеют столь большие скорости, что могут преодолеть электростатические силы отталкивания и взаимодействовать между собой. В результате такого взаимодействия происходит термоядерная реакция: четыре протона образуют альфа-частицу – ядро гелия. Реакция сопровождается выделением определенной порции энергии – гамма-кванта. Из недр Солнца наружу эта энергия передается двумя способами: излучением,т. е. самими квантами, и конвекцией,т. е. веществом. Выделение энергии и ее перенос определяют внутреннее строение Солнца: ядро – центральная зона, где происходят термоядерные реакции, зона передачи энергии излучением и наружная конвективная зона. Каждая из этих зон занимает примерно 1/3 солнечного радиуса (рис. 4).
Рис. 4.Строение Солнца
Следствием конвективного движения вещества в верхних слоях Солнца является своеобразный вид фотосферы – грануляция.Фотосфера как бы состоит из отдельных зерен – гранул, размеры которых составляют в среднем несколько сотен (до 1000) километров. Гранулапредставляет собой поток горячего газа, поднимающийся вверх. В темных промежутках между гранулами находится более холодный газ, опускающийся вниз. Каждая гранула существует всего 5-10 мин, затем на ее месте появляется новая, которая отличается от прежней по форме и размерам. Однако общая наблюдаемая картина при этом не меняется. Фотосфера – самый нижний слой атмосферы Солнца. За счет энергии, поступающей из недр Солнца, вещество фотосферы приобретает температуру около 6000 К. Прилегающий к ней тонкий (около 10 000 км) слой называют хромосферой,выше которой на десятки радиусов Солнца простирается солнечная корона(см. рис. 4). Плотность вещества в короне по мере удаления от Солнца постепенно уменьшается, но потоки плазмы из короны (солнечный ветер) проходят через всю планетную систему. Основными составляющими солнечного ветра являются протоны и электроны, которые значительно меньше альфа-частиц (ядер гелия) и других ионов. Как правило, в атмосфере Солнца наблюдаются многообразные проявления солнечной активности, характер протекания которых определяется поведением солнечной плазмы в магнитном поле, – пятна, вспышки, протуберанцы и т. п. Наиболее известными из них являются солнечные пятна,открытые еще в начале XVII в. во время первых наблюдений при помощи телескопа. Впоследствии оказалось, что пятна появляются в тех сравнительно небольших областях Солнца, которые выделяются очень сильными магнитными полями. Сначала пятна наблюдаются как маленькие темные участки диаметром 2000–3000 км. Большинство из них в течение суток пропадает, однако некоторые увеличиваются в десятки раз. Такие пятна могут образовывать большие группы и существовать, меняя форму и размеры, на протяжении нескольких месяцев, т. е. нескольких оборотов Солнца. У крупных пятен вокруг наиболее темной центральной части (ее называют тень) наблюдается менее темная полутень. В центре пятна температура вещества снижается до 4300 К. Несомненно, что такое понижение температуры связано с действием магнитного поля, которое нарушает нормальную конвекцию и тем самым препятствует притоку энергии снизу. Самыми мощными проявлениями солнечной активности являются вспышки,в процессе которых за несколько минут иногда выделяется энергия до 1025Дж (такова энергия примерно миллиарда атомных бомб). Вспышки наблюдаются как внезапные усиления яркости отдельных участков Солнца в районе пятна. По скорости протекания вспышка подобна взрыву. Продолжительность сильных вспышек в среднем достигает 3 ч, а слабые длятся всего 20 мин. Вспышки также связаны с магнитными полями, которые в этой области после вспышки существенно меняются (как правило, ослабевают). За счет энергии магнитного поля плазма может нагреваться до температуры порядка 10 млн K. При этом значительно увеличивается скорость ее потоков, которая достигает 1000–1500 км/с, возрастает энергия электронов и протонов, входящих в состав плазмы. За счет этой дополнительной энергии возникает оптическое, рентгеновское, гамма– и радиоизлучение вспышек. Потоки плазмы, образующиеся во время вспышки, через сутки-двое достигают окрестностей Земли, вызывая магнитные бури и другие геофизические явления. Например, при сильных вспышках практически прекращается слышимость радиопередач на коротких волнах по всему освещенному полушарию нашей планеты. Наиболее крупными по своим масштабам проявлениями солнечной активности являются наблюдаемые в солнечной короне протуберанцы(см. рис. 4) – огромные по объему облака газа, масса которых может достигать миллиардов тонн. Некоторые из них («спокойные») напоминают по форме гигантские занавеси толщиной 3–5 тыс. км, высотой около 10 тыс. км и длиной до 100 тыс. км, подпираемые колоннами, по которым газ течет из короны вниз. Они медленно меняют свою форму и могут существовать в течение нескольких месяцев. Во многих случаях в протуберанцах наблюдается упорядоченное движение отдельных сгустков и струй по криволинейным траекториям, напоминающим по форме линии индукции магнитных полей. Во время вспышек отдельные части протуберанцев могут подниматься вверх со скоростью до нескольких сотен километров в секунду на огромную высоту – до 1 млн км, что превышает радиус Солнца. Число пятен и протуберанцев, частота и мощность вспышек на Солнце меняются с определенной, хотя и не очень строгой, периодичностью – в среднем этот период составляет примерно 11,2 года. Отмечается определенная связь процессов жизнедеятельности растений и животных, состояния здоровья людей, погодно-климатических аномалий и других геофизических явлений и уровня солнечной активности. Однако механизм воздействия процессов солнечной активности на земные явления еще не вполне ясен. Звезды Наше Солнце справедливо называют типичной звездой. Но среди огромного многообразия мира звезд есть немало таких, которые очень значительно отличаются от него по своим физическим характеристикам. Поэтому более полное представление о звездах дает следующее определение: звезда– это пространственно обособленная, гравитационно связанная, непрозрачная для излучения масса вещества, в которой в значительных масштабах происходили, происходят или будут происходить термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Светимость звезд. Всю информацию о звездах мы можем получить только на основе исследования приходящего от них излучения. Наиболее значительно звезды отличаются друг от друга по своей светимости (мощности излучения): некоторые излучают энергии в несколько миллионов раз больше, чем Солнце, другие – в сотни тысяч раз меньше. Солнце кажется нам самым ярким объектом на небе только потому, что оно находится гораздо ближе всех остальных звезд. Самая близкая из них альфа Центавра расположена в 270 тыс. раз дальше от нас, чем Солнце. Если находиться на таком расстоянии от Солнца, то оно будет выглядеть примерно таким, как наиболее яркие звезды созвездия Большой Медведицы. Удаленность звезд. Вследствие того что звезды от нас очень далеки, лишь в первой половине XIX в. удалось обнаружить их годичный параллакс и вычислить расстояние. Еще Аристотель, а затем Коперник знали, какие наблюдения за положением звезд надо провести, чтобы обнаружить их смещение в том случае, если Земля движется. Для этого необходимо наблюдать положение какой-либо звезды из двух диаметрально противоположных точек ее орбиты. Очевидно, что направление на эту звезду за это время изменится, причем тем больше, чем ближе к нам расположена звезда. Так что это кажущееся (параллактическое) смещение звезды будет служить мерой расстояния до нее. Годичным параллаксом (р) принято называть угол, под которым со звезды виден радиус (r) земной орбиты, перпендикулярный лучу зрения (рис. 5). Этот угол столь мал (менее 1 '), что ни Аристотелю, ни Копернику его обнаружить и измерить не удалось, поскольку они вели наблюдения без оптических приборов.
Рис. 5.Годичный параллакс звезд
Единицами расстояний до звезд являются парсек и световой год. Парсек – это такое расстояние, на котором параллакс звезд равен 1 '. Отсюда и название этой единицы: пар – от слова «параллакс», сек – от слова «секунда». Световой год – это такое расстояние, которое свет, распространяясь со скоростью 300 000 км/с, проходит за 1 год. 1 пк (парсек) = 3,26 светового года. Определив расстояние до звезды и количество приходящего от нее излучения, можно вычислить ее светимость. Если расположить звезды на диаграмме в соответствии с их светимостью и температурой, то окажется, что по этим характеристикам можно выделить несколько типов (последовательностей) звезд (рис. 6): сверхгиганты, гиганты, главная последовательность, белые карлики и т. д. Наше Солнце вместе со многими другими звездами относится к числу звезд главной последовательности.
Рис. 6.Диаграмма «температура – светимость» для ближайших звезд
Температура звезд. Температуру наружных слоев звезды, от которых приходит излучение, можно определить по спектру. Как известно, цвет нагретого тела зависит от его температуры. Иначе говоря, положение длины волны, на которую приходится максимум излучения, с повышением температуры смещается от красного к фиолетовому концу спектра. Следовательно, по распределению энергии в спектре можно определить температуру наружных слоев звезды. Как оказалось, эта температура для различных типов звезд заключена в пределах от 2500 до 50 000 K. По известной светимости и температуре звезды можно рассчитать площадь ее светящейся поверхности и тем самым определить ее размеры. Оказалось, что гигантские звезды в сотни раз превосходят Солнце по диаметру, а звезды-карлики в десятки и сотни раз меньше него. Масса звезд. В то же время по массе, которая является важнейшей характеристикой звезд, они отличаются от Солнца незначительно. Среди звезд нет таких, которые имели бы массу в 100 раз больше Солнца, и таких, у которых масса в 10 раз меньше, чем у Солнца. В зависимости от массы и размеров звезд они различаются по своему внутреннему строению, хотя все имеют примерно одинаковый химический состав (95–98 % их массы составляют водород и гелий). Солнце существует уже несколько миллиардов лет и мало изменилось за это время, поскольку в его недрах все еще происходят термоядерные реакции, в результате которых из четырех протонов (ядер водорода) образуется альфа-частица (ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов). Более массивные звезды расходуют запасы водорода значительно быстрее (за десятки миллионов лет). После «выгорания» водорода начинаются реакции между ядрами гелия с образованием устойчивого изотопа углерод-12, а также другие реакции, продуктами которых являются кислород и ряд более тяжелых элементов (натрий, сера, магний и т. д.). Таким образом, в недрах звезд образуются ядра многих химических элементов, вплоть до железа. Образование из ядер железа ядер более тяжелых элементов может происходить только с поглощением энергии, поэтому дальнейшие термоядерные реакции прекращаются. У наиболее массивных звезд в этот момент происходят катастрофические явления: сначала стремительное сжатие (коллапс), а затем мощный взрыв. В результате звезда сначала значительно увеличивается в размерах, ее яркость возрастает в десятки миллионов раз, а затем сбрасывает в космическое пространство внешние слои. Это явление наблюдается как вспышка сверхновой звезды,на месте которой остается небольшая быстровращающаяся нейтронная звезда – пульсар. Итак, мы знаем теперь, что все элементы, которые входят в состав нашей планеты и всего живого на ней, образовались в результате термоядерных реакций, идущих в звездах. Поэтому звезды являются не только самыми распространенными во Вселенной объектами, но и самыми важными для понимания явлений и процессов, происходящих на Земле и за ее пределами. Наша Галактика Практически все объекты, видимые невооруженным глазом в Северном полушарии звездного неба, составляют единую систему небесных тел (главным образом звезд) – нашу Галактику (рис. 7). Характерной ее деталью для земного наблюдателя является Млечный Путь,в котором уже первые наблюдения с помощью телескопа позволили различить множество слабых звезд. Как вы можете сами убедиться в любую ясную безлунную ночь, он простирается через все небо светлой белесоватой полосой клочковатой формы. Вероятно, кому-то он напомнил след от пролитого молока, а потому, наверное, не случайно термин «галактика» происходит от греческого слова galaxis, которое означает «молочный, млечный». Не входит в состав Галактики лишь слабозаметное туманное пятно, видимое в направлении созвездия Андромеды и напоминающее по форме пламя свечи, – туманность Андромеды. Она представляет собой другую, подобную нашей, звездную систему, удаленную от нас на расстояние 2,3 млн световых лет. Только когда в 1923 г. в этой туманности удалось различить несколько наиболее ярких звезд, ученые окончательно убедились, что это не просто туманность, а другая галактика. Это событие можно считать также и «открытием» нашей Галактики. И в дальнейшем успехи в ее исследовании во многом были связаны с изучением других галактик. Наши знания о размерах, составе и структуре Галактики получены в основном за последние полвека. Диаметр нашей Галактики примерно 100 тыс. световых лет (около 30 тыс. парсек). Число звезд – около 150 млрд, и составляют они 98 % ее общей массы. Оставшиеся 2 % – межзвездное вещество в виде газа и пыли. Звезды образуют различные по форме и численности объектов скопления – шаровые и рассеянные. В рассеянных скопленияхотносительно немного звезд – от нескольких десятков до нескольких тысяч. Самым известным рассеянным скоплением являются Плеяды, видимые в созвездии Тельца. В том же созвездии находятся Гиады – треугольник из слабых звезд вблизи яркого Альдебарана. Часть звезд, относящихся к созвездию Большой Медведицы, также составляет рассеянное скопление. Практически все скопления этого типа видны вблизи Млечного Пути. Шаровые звездные скоплениянасчитывают в своем составе сотни тысяч и даже миллионы звезд. Лишь два из них – в созвездиях Стрельца и Геркулеса – можно с трудом увидеть невооруженным глазом. Шаровые скопления распределяются в Галактике по-иному: большая часть расположена вблизи ее центра, а по мере удаления от него их концентрация в пространстве уменьшается. Различается и «население» скоплений этих двух типов. В состав рассеянных скоплений входят главным образом звезды, относящиеся (как и Солнце) к главной последовательности. В шаровых – много красных гигантов и субгигантов. Эти различия объясняются в настоящее время различием возраста звезд, входящих в состав скоплений разного типа, а следовательно, и возраста самих скоплений. Расчеты показали, что возраст многих рассеянных скоплений примерно 2–3 млрд лет, в то время как возраст шаровых скоплений значительно больше и может достигать 12–14 млрд лет. Поскольку распределение в пространстве скоплений отдельных звезд разных типов и других объектов оказалось различным, стали выделять пять подсистем, образующих единую звездную систему – Галактику: – плоскую молодую; – плоскую старую; – промежуточную подсистему «диск»; – промежуточную сферическую; – сферическую.
Рис. 7. Строение Галактики
Их расположение представлено на схеме, показывающей структуру Галактики в плоскости, перпендикулярной плоскости Млечного Пути (см. рис. 7). На рисунке указано также положение Солнца и центральной части Галактики – ее ядра, которое находится в направлении созвездия Стрельца. Измеряя взаимное расположение звезд на небе, астрономы еще в начале XVIII в. заметили, что координаты некоторых ярких звезд (Альдебарана, Арктура и Сириуса) изменились по сравнению с теми, которые были получены в древности. Впоследствии стало очевидным, что скорости движения в пространстве у различных звезд отличаются довольно значительно. Самая «быстрая» из них, получившая название «летящая звезда Барнарда», за год перемещается по небу на 10,8 '. Это означает, что 0,5° (угловой диаметр Солнца и Луны) она проходит менее чем за 200 лет. В настоящее время эта звезда (ее звездная величина 9,7) находится в созвездии Змееносца. Большинство из 300 000 звезд, собственное движение которых измерено, меняют свое положение значительно медленнее – смещение составляет всего лишь сотые и тысячные доли угловой секунды за год. В целом же все звезды движутся вокруг центра Галактики. Солнце совершает один оборот примерно за 220 млн лет. Существенные сведения о распределении межзвездного вещества в Галактике удалось получить благодаря развитию радиоастрономии. Во-первых, выяснилось, что межзвездный газ,основную массу которого составляет водород, образует вокруг центра Галактики ветви, имеющие спиральную форму. Такая же структура прослеживается и по некоторым типам звезд. Поэтому наша Галактика относится к наиболее распространенному классу спиральных галактик. Надо отметить, что межзвездное вещество существенно осложняет изучение Галактики оптическими методами. Оно распределено в объеме пространства, занятом звездами весьма неравномерно. Основная масса газа и пыли располагается вблизи плоскости Млечного Пути, где образует огромные (диаметром сотни световых лет) облака, называемые туманностями.В пространстве между облаками тоже есть вещество, хотя и в очень разреженном состоянии. Форма Млечного Пути, видимые в нем темные промежутки (самый большой из них вызывает его раздвоение, которое протянулось от созвездия Орла до созвездия Скорпиона) объясняются тем, что межзвездная пыль мешает нам видеть свет расположенных за этими облаками звезд. Именно такие облака не дают нам возможности увидеть ядро Галактики, которое можно изучать, только принимая идущие от него инфракрасное излучение и радиоволны. В тех редких случаях, когда поблизости от газопылевого облака располагается горячая звезда, эта туманность становится светлой. Мы видим ее потому, что пыль отражает свет яркой звезды. В Галактике наблюдаются различные типы туманностей, образование которых самым тесным образом связано с эволюцией звезд. К их числу относятся планетарные туманности,которые были названы так, поскольку в слабые телескопы они выглядят как диски далеких планет – Урана и Нептуна. Это внешние слои звезд, отделившиеся от них при сжатии ядра и превращении звезды в белого карлика. Эти оболочки расширяются и в течение нескольких десятков тысяч лет рассеиваются в космическом пространстве. Другие туманности являются остатками вспышек сверхновых звезд. Самая известная из них – Крабовидная туманность в созвездии Тельца – результат вспышки сверхновой звезды, столь яркой, что в 1054 г. ее видели даже днем в течение 23 сут. Внутри этой туманности наблюдают пульсар, у которого с периодом его вращения, равным 0,033 с, меняется яркость в оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах. Подобных объектов известно уже более 500. Именно в звездах в процессе термоядерных реакций происходит образование многих химических элементов, а во время вспышек сверхновых образуются даже ядра тяжелее железа. Потерянный звездами газ с повышенным содержанием тяжелых химических элементов меняет состав межзвездного вещества, из которого впоследствии образуются звезды. Поэтому химический состав звезд «второго поколения», к числу которых принадлежит, вероятно, и наше Солнце, несколько отличается от состава старых звезд, образовавшихся ранее.
Похожие статьи:poznayka.org Основные характеристики звезд     Диаграмма «спектр — светимость» Как и Солнце, звезды освещают Землю, но из-за огромного расстояния до них освещенность, которую они создают на Земле, на много порядков меньше солнечной. По этой причине и возникают технические проблемы при измерениях освещенности от звезд. Астрономы строят гигантские телескопы, чтобы уловить слабые излучения звезд. Чем больше диаметр объектива телескопа, тем более слабые звезды можно с его помощью исследовать. Измерения показали, что, например, Полярная звезда создает освещенность на поверхности Земли Е = 3,8 • 10-9 Вт/м2, что в 370 млрд раз меньше освещенности, создаваемой Солнцем. Расстояние до Полярной звезды составляет 200 пк, или около 650 св. лет (r = б • 1018 м). Поэтому светимость Полярной звезды Lп = 4πr2Е = 4 • 3,14 х (6 • 1018 м)2 • 3,8 • 10-9 Вт/м2 = 9,1 • 1029 Вт = 4600 L. Как видим, несмотря на малую видимую яркость этой звезды, ее светимость в 4600 раз превышает солнечную. Измерения показали, что среди звезд встречаются звезды в сотни тысяч раз более мощные, чем Солнце, и звезды со светимостями в десятки тысяч раз меньшими, чем у Солнца. Измерения температур поверхности звезд показали, что температура поверхности звезды определяет ее видимый цвет и наличие спектральных линий поглощения тех или иных химических элементов в ее спектре. Так, Сириус сияет белым цветом и его температура равна почти 10 000 К. Звезда Бетельгейзе (α Ориона) имеет красный цвет и температуру поверхности около 3500 К. Солнце желтого цвета имеет температуру 6000 К. По температуре, по цвету и виду спектра все звезды разбили на спектральные классы, которые обозначаются буквами О, В, A, F, G, К, М. Спектральная классификация звезд приведена ниже в таблице. Имеется еще одна интересная связь между спектральным классом звезды и ее светимостью, которая представляется в виде диаграммы «спектр — светимость (в светимостях Солнца)» (ее еще называют диаграммой Герцшпрунга—Рессела в честь двух астрономов — Э. Герцшпрунга и Г. Рессела, построивших ее). На диаграмме четко выделяются четыре группы звезд. Главная последовательность На нее ложатся параметры большинства звезд. К звездам главной последовательности относится и наше Солнце. Плотности звезд главной последовательности сравнимы с солнечной плотностью. Красные гиганты К этой группе в основном относятся звезды красного цвета с радиусами, в десятки раз превышающими солнечный, например звезда Арктур (α Волопаса), радиус которой превышает солнечный в 25 раз, а светимость — в 140 раз. Сверхгиганты Это звезды со светимостями, в десятки и сотни тысяч раз превышающими солнечную. Радиусы этих звезд в сотни раз превышают радиус Солнца. К сверхгигантам красного цвета относится Бетельгейзе (а Ориона). При массе примерно в 15 раз больше солнечной ее радиус превышает солнечный почти в 1000 раз. Средняя плотность этой звезды составляет всего 2 • 10-11 кг/м3, что более чем в 1 000 000 раз меньше плотности воздуха. Белые карлики Это группа звезд в основном белого цвета со светимостями в сотни и тысячи раз меньше солнечной. Они расположены слева внизу диаграммы. Эти звезды имеют радиусы почти в сто раз меньше солнечного и по размерам сравнимы с планетами. Примером белого карлика служит звезда Сириус В — спутник Сириуса. При массе, почти равной солнечной, и размере, в 2,5 раза большем, чем размер Земли, эта звезда имеет гигантскую среднюю плотность — ρ = 3 • 108 кг/м3. Чтобы понять, чем объясняются наблюдаемые отличия звезд разных групп, вспомним связь между светимостью, температурой и радиусом звезды, которую мы использовали для определения температуры Солнца. Сравним две звезды спектрального класса К, одна — главной последовательности (ГП), другая — красный гигант (КГ). У них одинаковая температура — Т = 4500 К, а светимости отличаются в тысячу раз: т. е. красные гиганты в десятки раз больше по размерам, чем звезды главной последовательности. Массы звезд удалось измерить только у звезд, входящих в состав двойных систем. И они определялись по параметрам орбит звезд и периоду их обращения вокруг друг друга с использованием третьего обобщенного закона Кеплера. Оказалось, что массы всех звезд лежат в пределах 0,05М ≤ М ≤ 100М Для звезд главной последовательности имеется связь между массой звезды и ее светимостью: чем больше масса звезды, тем больше ее светимость. Так, звезда спектрального класса В имеет массу около М ≈ 20М и ее светимость почти в 100 000 раз больше солнечной. Источник энергии Солнца и звезд По современным представлениям, источником энергии, поддерживающим излучения Солнца и звезд, служит ядерная энергия, которая выделяется при термоядерных реакциях образования (синтеза) ядер атомов гелия из ядер атомов водорода. При реакции синтеза из четырех ядер атомов водорода (четырех протонов) образуется ядро атома гелия, при этом выделяется энергия ΔЕ = 4,8 • 10-12 Дж, называемая энергией связи, две элементарные частицы нейтрино и два позитрона (4Н Не + 2е+ + 2ν + ΔЕ). Для протекания ядерных реакций необходима температура выше нескольких миллионов кельвинов, при которой участвующие в реакции протоны с одинаковыми зарядами смогли бы получить достаточную энергию для взаимного сближения, преодоления электрических сил отталкивания и слияния в одно новое ядро. В результате термоядерных реакций синтеза из водорода массой 1 кг образуется гелий массой 0,99 кг, дефект масс Δm = 0,01 кг и выделяется энергия q = Δmc2 = 9 • 1014 Дж. Теперь можно оценить, на сколько времени хватит у Солнца запасов водорода, чтобы поддерживать наблюдаемое свечение Солнца, т. е. время жизни Солнца. Запас ядерной энергии Е = Mq = 2 • 1030 • 9 • 1014 = 1,8 • 1045 Дж. Если поделить этот запас ядерной энергии на светимость Солнца L, то мы получим время жизни Солнца: Если учесть, что Солнце состоит по крайней мере на 70% из водорода и ядерные реакции протекают только в центре, в солнечном ядре, масса которого составляет около 0,1М и где температура достаточно высокая для протекания термоядерных реакций, то время жизни Солнца и звезд, похожих на Солнце, составит t ≈ 1010 лет. Солнце, по современным данным, существует уже около 5 млрд лет, так что ему еще жить и жить! Термоядерные реакции синтеза гелия из водорода являются источником энергии звезд главной последовательности. Определение спектров, цвета, температуры, светимости и масс звезд позволили классифицировать их по спектральным классам и обнаружить связь между спектральным классом и светимостью звезд, а также связь между их массой и светимостью. Астрономия. 11 класс - Конспекты по учебнику «Физика-11» (Мякишев, Буховцев, Чаругин) - Класс!ная физика Видимые движения небесных тел --- Законы движения планет --- Система Земля—Луна --- Физическая природа планет и малых тел солнечной системы --- Солнце --- Основные характеристики звезд --- Внутреннее строение Солнца и звезд главной последовательности. Эволюция звезд --- Млечный Путь — наша Галактика --- Галактики --- Строение и эволюция Вселенной --- Кратко о солнечной системе и строении Вселенной Устали? - Отдыхаем!  Вверх class-fizika.ru | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
