Доклад на тему звезды
Обновлено: 04.07.2024
В ясные безоблачные ночи высоко на небе можно увидеть множество звезд. Наверно, каждый человек хоть раз задавался вопросом, откуда же берутся эти завораживающие светящиеся объекты, и что они собой представляют.
Звезды – это космические тела, гигантские шары горячего газа. Они появляются из облаков газа и пыли, находящихся в космосе. Глубоко внутри этих облаков содержится великая сила – турбулентность – которая заставляет их разрушаться под собственной силой тяжести. Всё это происходит под воздействием очень высоких температур. Вследствие чего в центре образуется кипящее ядро , которое позже и станет звездой. Вокруг ядра собирается газовая оболочка.
Когда облака разрушаются, они могут разделиться на несколько частей, из-за чего и получаются целые скопления звёзд.
После разрушения газового облака может случиться так, что не все его части войдут в состав новой звезды. Какие-то из них могут стать материалом для образования, например, планеты или астероида, или же так и остаться в виде космической пыли.
Точно так же, как и люди, звезды растут. Только очень медленно. Такой звезде, как наше Солнце требуется целых 50 000 000 лет, чтобы стать взрослой. Для того, чтобы расти, звёздам необходимо питаться. Они используют химические элементы, такие как водород и гелий, чтобы увеличивать свою энергию.
Как несложно догадаться, звезды бывают самых разных типов. Они различаются по цветам, размерам и яркости, благодаря чему их можно классифицировать. Далее будут представлены лишь некоторые, самые основные, виды звёзд. На самом же деле учёными их выделяется гораздо больше.
Красные карлики
Эти звезды самые маленькие и холодные, конечно, лишь по сравнении с другими видами звезд. Но зато живут они почти 14 миллиардов лет. И по количеству их больше всего во Вселенной. К числу красных карликов относятся Проксима Центавра, Звезда Бернарда, Вольф 359 и другие.
Жёлтые карлики
Красные гиганты
Такими звёздами являются, например, Альдебаран, Арктур, Мира и Гакрукс. Красные гиганты очень яркие. Благодаря накопленному гелию, их ядро сжимается и становится ещё горячее. Водород остаётся на поверхности, размер самой звезды увеличивается, и она начинает светить сильнее.
Голубые гиганты
Это крупные, молодые, очень горячие и яркие звезды. Они могут в десять или даже в двадцать раз превышать массу Солнца. Чтобы светить настолько ярко, они довольно быстро расходуют свою энергию, поэтом время их жизни сравнительно невелико (примерно 10 миллионов лет).
Супергиганты
В силу огромного выброса энергии, который они производят, звезды-супергиганты живут всего около одного или двух миллионов лет. Это самые крупные звезды во Вселенной, они в сотни раз превышают Солнце в размерах. Сейчас в нашей галактике таких звёзд практически не осталось, но когда-то давным-давно они встречались гораздо чаще.
Вряд ли когда-нибудь человек сможет сказать, что знает о звездах все. Но если учесть, что ближайшая из них удалена от нас на расстояние 149,6 млн км, то становится понятно, как много сложностей возникает у астрономов при изучении звезд. Однако, несмотря на все преграды, к настоящему времени человечество накопило массу информации об этих небесных телах, а астрономы каждый день открывают новые звезды.
То, что светящиеся точки на ночном небе — это звезды, в наши дни знают абсолютно все. А вот в глубокой древности люди по-разному воспринимали звезды. Одни считали, что у них над головой находится хрустальный купол с серебряными гвоздями, другие думали, что звезды — это глаза богов, постоянно наблюдающих за жизнью на Земле, третьи полагали, что звезды — это отверстия, сквозь которые на Землю проникает свет. И только знание законов природы и долгие наблюдения позволили понять, что же из себя представляют эти далекие и таинственные небесные тела.
Как образуется звезда?
Звезды, как и другие небесные тела, образуются из космических газопылевых облаков. Происходит это следующим образом. Мелкие пылинки притягиваются друг к другу. Постепенно их скопление становится все больше и больше. Постоянно увеличиваясь, пылевой сгусток принимает форму шара. Растет и его масса, при этом увеличивается и сила тяготения. Из-за нее возникает сжатие пылевого сгустка, внутренняя часть которого постепенно разогревается. А когда температура внутри этого образования достигает нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции. Так рождается новая звезда!
Почему звезда горит?
Когда люди поняли, что звезда — это огненный шар, их стало интересовать, почему же она горит и не гаснет. А все потому, что звезда состоит из водорода, который, как известно, в ее ядре превращается в гелий — в результате этого процесса высвобождается огромное количество энергии в виде света. А не гаснет звезда в связи с тем, что термоядерные реакции внутри ее ядра происходят постоянно.
Иногда кажется, что звезды мерцают. Причиной такого зрительного эффекта является атмосфера нашей планеты. Лучи света, идущие от звезды к Земле , искажаются потоками воздуха , находящегося в атмосфере. Вследствие перехода из одной среды в другую луч света отклоняется , создавая эффект, будто звезда на мгновение исчезла.
Запомни: звезда излучает собственный свет. Этим она отличается от планеты , которая может только отражать свет.
Строение звезды
В самом центре звезды, в ядре, происходят термоядерные реакции, в результате которых водород превращается в гелий и выделяется энергия. Ядро окружает зона переноса излучения. Выше нее находится конвективная зона, в которой перенос энергии осуществляется за счет перемешивания вещества: холодный газ опускается, а горячий — поднимается. Конвективная зона покрыта фотосферой, которая дает основную часть излучения звезды. Такое строение является достаточно условным, так как существует большое количество типов звезд, у которых оно отличается.
Какие бывают звезды?
Звезды отличаются друг от друга по размерам, цвету, массе и температуре. Ученые делят их на красных и белых карликов, голубых и красных гигантов и супергигантов.
Красные карлики — это небольшие и относительно холодные звезды, наиболее распространенные в нашей галактике. Они не очень ярко светят и медленно сжигают свое топливо. Несмотря на явное преобладание красных карликов во Вселенной, из-за пониженной светимо
Запомни: чем больше масса звезды, тем меньше срок ее жизни. Это связано с тем, что большие звезды гораздо быстрее расходуют свое внутреннее топливо для термоядерных реакций, т.е. для поддержания собственного существования.
Как астрономы наблюдают за звездами?
Звезд в нашей галактике огромное количество, тем не менее существуют возможности наблюдения за ними на разных этапах их развития. Все светила, доступные для исследований, собраны в одну большую диаграмму, по которой можно проследить жизнь звезды.
Это интересно.
Вселенная составлена из материи, организованной в самые разнообразные формы: газ, пыль, твердое и холодное вещество (планеты), высокотемпературные газ и плазма (звездные туманности и звезды), а также загадочная темная материя.
Звезда представляет собой массивный газово-плазменный шар, излучающий собственный свет, в отличие от планет, которые светят отраженным светом. Типичная звезда — наше Солнце. Впрочем, звезды посылают нам не только свет (видимое излучение), но тепло (инфракрасное излучение), радиоволны и другие виды электромагнитного излучения.
Звезды можно назвать главными объектами во Вселенной, ведь в них заключено более 9/10 всего наблюдаемого нами вещества. Все звезды очень далеки от нас: расстояние до каждой из них (кроме Солнца) во много раз превышает расстояние от Земли до любой из планет Солнечной системы.
Сколько звезд во Вселенной?
Самая яркая звезда нашего неба — Сириус. Лучше всего наблюдать его в зимнее время, тогда он виден во всей красе и яркости
В 2004 ученые из Австралии попытались определить примерное количество звезд. Для расчетов они выбрали случайный квадрат неба и измерили его яркость. Полученный результат разделили на среднюю яркость одной звезды и узнали количество звезд в этом квадрате. Затем этот результат распространили на всю небесную сферу, и у них получилось, что во Вселенной находится 70 000 000 000 000 000 000 000 звезд! Это намного больше, чем общее количество песчинок на нашей планете.
Рождение и жизнь звезды
Звезды, как и живые существа, рождаются, живут и умирают. Продолжительность их жизни настолько велика (до десятков миллиардов лет), что астрономы не могут проследить жизнь хотя бы одной из них от начала до конца. Зато ученых есть возможность наблюдать за звездами, находящимися на разных стадиях развития.
Звезда светит до тех пор, пока ее внешние слои не начинают остывать. Постепенно истощаются запасы водорода, что приводит к затуханию термоядерных реакций в недрах звезды. Остывающие внешние слои начинают светиться красным, и звезда превращается в красного гиганта. Красный гигант продолжает терять яркость до тех пор, пока не гаснет. В зависимости от размера красные гиганты могут, например, превратиться в красного карлика, или взорваться, превратившись в белого карлика, который впоследствии либо угаснет, либо превратится в нейтронную звезду, или сжаться в черную дыру.
Когда жизнь звезд подходит к концу, термоядерные реакции затухают. В результате под воздействием гравитационных сил, которые сжимают звезду, она эволюционирует в белого карлика
Какие бывают звезды?
Звезды различаются по температуре, возрасту, массе, размерам, плотности, светимости и химическому составу.
Белый карлик — звезда, имеющая большую массу (порядка солнечной) и малый радиус, близкий к радиусу Земли. Зато плотность белого карлика огромна: масса 1 см 3 его вещества равняется 29 т
Чем больше звезды, тем реже они встречаются в пространстве. Особенно редки гиганты. Самыми крупными являются красные гиганты. К примеру, диаметр красной звезды Бетельгейзе из созвездия Ориона более чем в 300 раз превосходит диаметр Солнца. А красный Антарес в созвездии Скорпиона по диаметру в 450 раз больше нашего светила и даже превышает орбиту Марса.
Около половины звезд являются одиночными (как Солнце), остальные образуют двойные (например, Сириус), тройные и более сложные системы. Чем больше звезд в системе, тем реже она встречается. Известны звездные системы из семи членов, но более сложные пока не обнаружены.
Самые яркие
- Самая яркая звезда во Вселенной — голубая звезда UW СМа.
- Самая яркая звезда на видимом небосклоне—Денеб.
- Самая яркая из ближайших звезд — Сириус.
- Самая яркая звезда в Северном полушарии — Арктур.
- Самая яркая звезда на нашем северном небе — Вега.
Межзвездные расстояния
Выражать расстояния между космическими телами в километрах неудобно. Это слишком мелкая единица измерения. Например, между Солнцем и ближайшей к нему звездой Проксима Центавра — 40 700 000 000 000 км.
Мы видим звезды лучистыми не потому, что они на самом деле такие, а из-за строения нашего глаза. Хрусталик имеет неоднородную волокнистую структуру и преломляет свет в виде лучей
Внутри Солнечной системы для измерения расстояний часто используют астрономическую единицу (а. е.). Одна астрономическая единица равна длине большой полуоси орбиты Земли. Это около 150 000 000 км. Расстояние до ближайшей звезды тогда можно записать как 270 000 а. е.
Но астрономическая единица тоже неудобна, поскольку расстояния между звездами обычно гораздо больше, чем между Солнцем и звездой Проксима Центавра. Для таких масштабов используют другие единицы: световой год и парсек. Световой год — это не время, а расстояние, проходимое светом за один земной год. В этом случае 270 000 а. е. записываются как 4,3 светового года.
Путь короче не стал, но звезда кажется как-то поближе. Большинство звезд, хорошо заметных невооруженным глазом, удалено на десятки и сотни световых лет.
Еще меньше это расстояние выглядит в парсеках (пк) — 1,32 пк (1 пк=3,26 светового года).
Что такое звездное скопление?
Звезды обычно объединяют в группы, которые называют скоплениями. Существуют шаровые и рассеянные скопления. Шаровое скопление состоит из большого количества звезд. В рассеянном их меньше, а само скопление имеет неправильную форму.
Если между звездами провести воображаемые линии, при наличии некоторой фантазии можно увидеть различные объекты: разнообразные предметы, людей, животных, например рака, дракона, медведя и т. д. Эти небесные рисунки называются созвездиями. Астрономы различают 88 созвездий. Самые известные из них это Большая Медведица, Малая Медведица и Орион, а также зодиакальные созвездия. Раньше созвездия называли в честь мифических персонажей
Термоядерные реакции
Звезду можно представить как гигантский ядерный очаг. Термоядерная реакция внутри нее превращает водород в гелий в ходе слияния (синтеза) ядер водорода, благодаря чему рождается столь необходимая для звезды энергия. Атомные ядра водорода — протоны — объединяются в ядра атомов гелия с двумя нейтронами. Однако протоны — электрически заряженные элементарные частицы, которые при приближении отталкиваются друг от друга. Так что из двух протонов новое ядро не построишь. Нужен какой-то элемент, причем более крепкий, чем силы электрического отталкивания. Эту роль в атомных ядрах играет другая ядерная частица — нейтрон.
Ядро обычного атома водорода имеет всего один протон. Но у его разновидностей — дейтерия и трития — в ядрах кроме одного протона имеется и нейтрон: у дейтерия один, а у трития два. Оба они также присутствуют в недрах звезд.
Скорость протекания ядерного синтеза пропорциональна массе звезды в четвертой степени. Это значит, что если масса одной звезды больше массы второй в два раза, то на первой ядерное топливо горит в 16 раз (2 в четвертой степени) раз быстрее.
Если говорить о возрасте, то молодыми считаются звезды очень большой массы и очень высокой светимости, то есть те, которые излучают энергии во много раз больше, чем Солнце. Они гораздо моложе нашего светила, потому что столь интенсивно теряют энергию, что в состоянии существовать только сравнительно короткое по астрономическим масштабам время. Недавно возникшие звезды — это, прежде всего, гигантские горячие звезды голубоватого цвета, так называемые голубые сверхгиганты.
Космос
Вид звездного неба завораживает. Кажется, что им можно любоваться бесконечно. Столько там таинственности и загадочности. Но что же собой представляют звезды? Какие космические объекты так называют?
Что такое звезды
Звезды – это большие небесные тела, разбросанные по всему космическому пространству. Силой взаимного притяжения в них удерживаются определенные вещества. Звезды имеют высокую температуру, благодаря чему излучают свет, который могут увидеть наблюдатели с Земли. Объекты раскалены до такой степени, что любое вещество, даже металлы, находятся в них в газообразном состоянии, а их совокупность называется плазмой.
Почему звезды светятся
Звезды светятся благодаря трансформации водорода в гелий
Все дело в разнице температур ядра и поверхности. Внутри звезды она может достигать 10 млн градусов и больше. Благодаря этому, в космическом объекте постоянно происходят термоядерные реакции, что превращает одни химические элементы в другие. К примеру, водород, из которого состоит большая часть звезд, становится в их недрах гелием. Благодаря этому возникает свечение, которое и видят земляне.
Интересный факт: человек видит на небе звезды из трех ближайших галактик: Андромеда, Треугольник и Млечный путь. Для того, чтобы посмотреть на более далекие космические объекты, нужны мощные телескопы.
Наименование звезд
Карта звездного неба с наименованиями звезд (нажать для увеличения)
Имена отдельным космическим телам и созвездиям люди стали давать еще в глубокой древности. В то время человеку небо представлялось обиталищем различных мифических существ, в честь которых им и давали названия. Большинство из них используются до сих пор.
Разительно отличаются названия созвездий в Северном и Южном полушариях. Здесь преобладают не мифические существа, а различные части кораблей и морских обитателей. Дело в том, что Южное полушарие в древнем мире было слабо известно учеными. Его активное освоение началось с эпохой великих географических открытий. Логично, что многие созвездия южного полушария были впервые обнаружены моряками, которые и давали им название, исходя из собственных предпочтений. Так на небосводе появились Киль, Корма и пр.
Отдельные звезды обозначают буквенно-цифровой аббревиатурой. Кроме того, небесные тела классифицируют по цвету и размерам. К примеру, голубые гиганты или коричневые карлики.
Формирование звезды
Схема формирования звезды
Моментом рождения звезды является объединение молекул водорода и гелия в одно облако. Оно начинает вращаться. Появляется внутренняя гравитация. Это обстоятельство ускоряет вращение.
Постепенно внешнее пространство облака начинает напоминать диск, а внутреннее – сферическое скопление. Температура материала повышается, как и его плотность. Это приводит к образованию шарообразной протозвезды.
Со временем давление и тепло повышаются до 1 млн.оС. Это приводит к слиянию атомных ядер. В этот момент и зажигается новая звезда. Небесное тело при этом практически незаметно для глаз наблюдателя, т.к. его окутывает мощное газо-пылевое облако.
Постепенно вследствие ядерного синтеза происходит преобразование некоторого количества атомной массы в энергию.
Все это время звезда из-за воздействия различных сил находится в движении. В основном она вращаются вокруг галактик или космических объектов с мощным гравитационным полем.
Интересный факт: в космосе звезды видны в любое время суток, ведь время там не разделяется на день и ночь.
Звездная эволюция
Схема эволюции звезды
У любого космического тела есть определенный цикл развития, который называется эволюцией. Большое влияние на этот процесс оказывает масса звезды. Чем больше весит объект, тем менее продолжительным будет его жизненный цикл.
Космические тела с промежуточной массой, т.е. в 1,5-8 раз тяжелее Солнца, зарождаются из облака, размер которого может достигать 100000 световых лет. Когда температура внутри достигает 3725 оС, из туманности образуется протозвезда. После начала слияния водорода она преобразуется в объект с переменными колебаниями в яркости. Благодаря сжатию силы тяжести, уравновешивается процесс расширения. Звезда начинает получать энергию от синтеза водорода, происходящего в ее ядре. На формирование объекта уходит около 10 млн. лет.
После того, как весь водород преобразовался в гелий, под действием силы гравитации материя становится ядром, которое начинает быстро нагреваться. Происходит расширение внешних слоев, которые благодаря воздействию внешней среды быстро охлаждаются. Так образуется красный гигант. Далее начинаются химические процессы с гелием. Когда он полностью преобразуется в другие вещества, ядро под действием увеличивающейся температуры расширяет оболочку. Это приводит к образованию белого карлика, температура которого может достигать 100000 оС. Продукты, необходимые для нагревания, окончательно иссякают. Поэтому объект начинает постепенно охлаждаться. Через несколько миллиардов лет он становится черным карликом и заканчивает свой жизненный путь.
Наиболее быстро эволюция протекает у звезд большой массы. От формирования объекта до окончания жизненного цикла проходит от 10000 до 100000 лет. В начале своей жизни они имеют высокую температуру, яркость и большие размеры. Звезда отличается насыщенным голубым цветом. Постепенно она становится красным сверхгигантом, внутри которого идет активное сплавление углерода в тяжелые элементы. Благодаря этому образуется железное ядро. Его ширина может достигать 6000 км. Его ядерное излучение не может сопротивляться силе притяжения.
Интересный факт: первую карту звездного неба составили примерно 3000 лет назад.
Звёзды - самые многочисленные небесные тела. Они имеют различный возраст - от сотен тысяч до миллиардов лет. В нашей Галактике сияет больше 200 млрд звёзд. Все они представляют собой огромные газовые шары, излучающие энергию. Наше Солнце - лишь одна из таких звёзд.
По размерам звёзды сильно отличаются друг от друга. Некоторые в миллиарды раз больше Солнца, а есть такие, что меньше Земли. Учёные подразделяют их на сверхгигантов, гигантов и карликов.
Цвет звёзд также различен, он говорит нам о температуре поверхности звезды. Самые горячие звёзды - голубые. Таких звёзд много в созвездии Орион. Затем идут звёзды белого цвета, например Вега и Сириус. Чуть холоднее светло-жёлтые звёзды, самая известная из них - Полярная звезда. Наше светило ещё холоднее и имеет золотисто-жёлтый цвет. Ещё ниже температура у звёзд оранжевого цвета, таких как Альдебаран и Арктур. И наконец, самые холодные звёзды - красные, например Антарес, Бетельгейзе. В 1965 г. были открыты звёзды ещё более холодные. Их называют инфракрасными звёздами.
Каждая звезда имеет свою величину. Эта характеристика относится не к размерам звезды, а к её блеску. Самые яркие звёзды нашего неба - Сириус, Канопус из созвездия Киль, Вега из созвездия Лира. Одни звёзды меняют свою яркость - их назвали переменными. Другие звёзды светят, как бы прижавшись друг к другу. Это двойные звёзды. Есть на небе и звёздные скопления - объединения тысяч звёзд.
Звёзды занесены в специальные каталоги звёздного неба, где подробно описаны все их характеристики. Самые яркие звёзды по традиции имеют имена. Они, как правило, арабского происхождения - Альдебаран, Альтаир, Дубге, в то время как созвездия обычно имеют латинские названия.
Рождение звёзд
Звёзды живут по нескольку миллиардов лет. Никто, конечно, не сможет проследить весь путь их развития. Но на небе много светил, все они разного возраста, и, изучая их, можно представить себе в общем жизненный цикл звезды.
Процесс этот очень сложный и не до конца изученный. Так уж получилось, что сегодня наука больше знает о гибели звёзд, чем об их рождении.
Но, по расчётам астрономов, всё происходит примерно так. Сначала в огромном облаке межзвёздного газа образуется сгусток. Эти потоки космического вещества перемешиваются, вращаясь на большой скорости. Они увеличиваются в объёме, как яичные белки, если их взбивать миксером. Когда эта масса становится довольно большой, за неё берутся силы притяжения. И тогда этот комок начинает сжиматься, уплотняться. Внутри резко повышается температура, звезда начинает светиться тусклым красным светом, она ещё холодная. Но когда звезда раскалится до 10 млн градусов, вот тогда она ярко вспыхивает на небе.
Ежегодно в Галактике появляется несколько сот новых звёзд. Но с Земли замечают лишь 2-3. Астрономам известны звёзды, которые постоянно меняют свой цвет и блеск. Это значит, что там идут бурные процессы становления. Таких молодых звёзд немало. Некоторые из них окружены кольцом звёздной пыли. Скорее всего, точно так же вело себя наше Солнце при своём рождении 5 млрд лет назад.
Но бывает так, что зарождающаяся звезда ею так и не становится. Необходимые для появления новой звезды процессы не произошли по каким-то причинам, и эти тусклые тела излучают очень слабый свет. Рассмотреть их астрономы смогли совсем недавно. Назвали такие несостоявшиеся звёзды коричневыми карликами.
Излучение звёзд
Мы видим на небе звёзды, потому что они излучают свет. Звёзды распространяют вокруг себя лучи - мощные волны энергии. Это и называется излучением. Излучение это бывает очень разнообразным. Одни звёзды светят слабо, другие очень сильно. Изучая этот свет, астрономы могут определить состав звезды, от которой он исходит, как далеко эта звезда находится, и даже её возраст. Можно также вычислить скорость её движения и определить, к Земле или от Земли движется звезда.
Всю эту информацию астроном получает с помощью специальных приборов - спектроскопов. Именно они позволяют определить, из чего состоит любое вещество, где бы оно ни находилось - в лаборатории или на просторах Вселенной. Световое излучение звезды сравнивают с цветовым спектром, проще говоря - с радугой. Изучая цветовой спектр, можно определить и температуру звезды: голубые звёзды горячие, красные звёзды холодные.
Как и любая звезда, наше Солнце излучает не только свет, но и тепло. Также Солнце распространяет ультрафиолетовые лучи. Они воздействуют на нашу кожу, вызывая появление загара.
Кроме света и тепла, звёзды излучают радиоволны. Некоторые из них можно уловить специальными приёмниками. Их называют радиотелескопами. С их помощью получают информацию о звёздах, которые не видно в обычные телескопы. Когда учёные впервые уловили такие сигналы, они даже подумали, что это послание инопланетян. Но оказалось, что такие радиосигналы посылают некоторые очень далёкие звёзды. Они постоянно пульсируют, как сердце человека, их так и назвали - пульсары.
Звёзды излучают и другие волны - радиоактивные. Они образуются в результате ядерных реакций, которые происходят внутри звезды. Вся энергия Солнца рождается именно в результате такой термоядерной реакции.
Благодаря волнам энергии, которые исходят от звёзд, можно узнать многое даже о самых далёких небесных объектах.
Читайте также: