Основные физические характеристики звезд и их взаимосвязь кратко

Чем больше масса звезды на главной последовательности, тем больше ее радиус и светимость и выше эффективная температура. По этой причине звезды ранних спектральных классов (О, B, A, F) лежат левее Солнца на диаграмме Герцшпрунга-Рессела (цвет-светимость), так как цвет (спектральный класс) звезды определяется ее эффективной температурой.

R~M α

Наблюдаемые характеристики звезд

Видимая звёздная величина ( m ) — мера яркости небесного тела (точнее, освещённости, создаваемой этим телом) с точки зрения земного наблюдателя. Чем ярче объект, тем меньше его звёздная величина.

Оказалось, что изменение блеска на одну звездную величину соответствует изменению светового потока в 2,512 раза.

m ₁ и m ₂ –звездные величины объектов, E ₁ и E ₂ – освещенности от этих объектов.

Принято, что Вега (α Лиры) имеет звездную величину, равную 0 m . Более яркие светила имеют отрицательную звездную величину.

Абсолютная звёздная величина (M) для звёзд определяется как видимая звёздная величина объекта, если бы он был расположен на расстоянии 10 парсек от наблюдателя. Абсолютная болометрическая (учитывающая полное излучение во всех диапазонах электромагнитных волн) звёздная величина Солнца +4,8 .

Если известна видимая звёздная величина m и расстояние до объекта d , можно вычислить абсолютную звёздную величину по формуле:

где d ₀ = 10 пк ≈ 32,616 световых лет.

Зная расстояние до звезды r в парсеках или годичный параллакс π΄΄ в секундах можно рассчитать абсолютную звездную величину по формулам:

Видимая и абсолютная звездная величина некоторых звезд

Крупнейшим наземным телескопам (в частности, двум самым большим в мире 10-метровым телескопам Кека) доступны звезды 28 m . Во сколько раз они слабее звезд, едва различимых невооруженным глазом?

Переменная o Cet (Мира Кита) в максимуме имеет визуальный блеск -2,5 m , в минимуме -9,2 m . Во сколько примерно раз меняется ее светимость в видимом диапазоне?

Разность звездных величин двух звезд одинаковой светимости равна 2,5 m . Во сколько раз одна из них дальше другой?

Где светлее – днем на Плутоне или в лунную ночь на Земле?

Из вещества Луны в полнолуние сделали миллион одинаковых сферических спутников, оставив их примерно в том же месте, но так, чтобы они не затеняли друг друга. Какова звездная величина получившегося роя? Звездная величина полной Луны вам известна.

Двойная звезда имеет компоненты 2 m и 3 m . Найти суммарную звездную величину двойной.

Затменно-двойная система имеет одинаковые компоненты. На сколько звездных величин меняется блеск системы в момент полного затмения одной компоненты другой?

В звездном скоплении N звезд звездной величины m каждая. Найти суммарную звездную величину скопления.

На небе около 6000 звезд ярче 6-й звездной величины. Считая, что у всех звезд одинаковая светимость и что они распределены в пространстве равномерно, оценить, сколько на небе звезд ярче m-й звездной величины.

* На каком примерно расстоянии надо поместить 100-ваттную лампочку, чтобы она выглядела как звезда 0-й звездной величины?

* Можно ли с Луны невооруженным глазом увидеть города на Земле?

* Один из четырех галилеевых спутников Юпитера – Европа – имеет радиус 1600 км и полностью покрыт льдом. Оцените звездную величину Европы в тот момент, когда Юпитер ближе всего к Земле.

Оцените максимальное расстояние (в пк), с которого Солнце еще видно невооруженным глазом.

В 1987 году в Большом Магеллановом облаке вспыхнула сверхновая звезда, которая в максимуме имела видимую звездную величину m = +3. Определить абсолютную звездную величину сверхновой, если расстояние до БМО R = 52 кпк.

Во сколько раз отличаются светимости двух звезд одинакового цвета, если радиус одной из них больше, чем другой, в 25 раз?

Во сколько раз красный гигант больше красного карлика, если их светимости отличаются в 100 раз?

Параллакс Солнца p ₀ = 8",8, а видимый угловой радиус Солнца примерно 30'. Во сколько раз радиус Солнца больше радиуса Земли?

Фотографические абсолютные звездные величины М цефеид с периодом свыше 40 дней достигают –7 звездной величины. Определить расстояние до ближайшей галактики, если такая цефеида наблюдается как звезда с видимой звездной величиной +18.

Порфирьев В.В., Астрономия: Учебник для 11 кл. – М.: Просвещение, 2004 – 174 с.: ил.

Разумеется, у любого тела в нашем мире есть определённый набор параметров, который отличает его от других тел. Собственно говоря, космические объекты не исключение. Вы знаете, какие-либо характеристики звёзд?

У них много общего между собой, но в то же время каждая, можно сказать, уникальна. Учёные на протяжении долгого времени изучали и следили за светилами и их жизнью. На основании многолетних исследований удалось выявить основные физические характеристики звёзд и их взаимосвязь.

Звёзды в космосе

Итак, основные характеристики звезд:

• светимость;
• вес и масса;
• размер (радиус);
• температура поверхности.

Светимость

Говоря про основные характеристики звезд, светимость, возможно, является самой главной. Поскольку данное свойство позволяет даже простому наблюдателю выделить на небе звёздное тело. А вот для опытного астронома этот показатель позволяет определить к какому типу принадлежит тело.

Светимость отражает связь между физическими и химическими характеристиками звезд.

Сириус (самая яркая звезда)

Температура

Температура звёздного тела зависит от его химического состава, который, как известно, со временем может меняться. Соответственно, вместе с ним изменяются и процессы, происходящие внутри. Что, в свою очередь, влияет на другие свойства и параметры объекта.

По законам термодинамики можно вычислить какая температура поверхности у светила. Для этого измеряют длину волны, что позволяет определить цвет звезды и её спектральный класс.

Наос (самая горячая звезда)

Массивность звезд

Кроме этого, все светила различаются по массе. Но по данному показателю классификация проще. Стоит отметить, что масса звезд рассчитывается по отношению к Солнечной массе. Так, на момент рождения различают светила малой, средней и большой массой.

Массивных звёзд в нашей Вселенной намного меньше, чем других.

Звезда R136a1 из туманности Тарантул (Одна из самых массивных звёзд)

Размер звезд

Наконец, размер, а если точнее радиус звёзд, имеет существенные отличия. И что важно, радиусы звезд меняются. Так как в процессе эволюции изменяется химический состав, от которого зависит дальнейшая судьба объекта. Проще говоря, возможно либо расширение, либо сжатие, что соответственно приведёт к увеличению или уменьшению размера.

UY Щита (Самая большая звезда)

Характеристика звезд и их взаимосвязь

Между прочим, все главные характеристики звезд тесно связаны между собой, и напрямую влияют на ход звёздной эволюции. Наиболее точно это описано в диаграмме Герцшпрунга-Рассела.

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Как видно, светила располагаются на диаграмме в определённой последовательности.

Безусловно, характеристика и описание звезд не ограничиваются описанными величинами. Поскольку существуют и другие отличительные черты. Например, расстояние или возраст.
При изучении и рассмотрении отдельно взятого звёздного тела можно многое узнать про него. Ведь звёзды, как люди, их много, но каждый уникальный и неповторимый, у каждого свой жизненный путь.

Звёзды классифицируются по следующим параметрам: размеры, цвет, светимость, спектральный класс.

По размерам звёзды делятся на звёзды-карлики, средние звёзды, нормальные звёзды, звёзды гиганты и звёзды-сверхгиганты. Звёзды-карлики – спутник звезды Сириус; средние – Солнце, Капелла (Возничий); нормальные (t = 10 тыс. К) – имеют размеры между Солнцем и Капеллой; звёзды-гиганты – Антарес, Арктур; сверхгиганты – Бетельгейзе, Альдебаран.

По цвету звёзды делятся на красные (Антарес, Бетельгейзе – 3000 К), жёлтые (Солнце, Капелла – 6000 К), белые (Сириус, Денеб, Вега – 10000 К), голубые (Спика – 30000 К).

По светимости звёзды классифицируют следующим образом. Если принять светимость Солнца за 1, то звёзды белые и голубые имеют светимость в 100 и 10 тыс. раз больше светимости Солнца, а красные карлики – в 10 раз меньше светимости Солнца.

По спектру звёзды подразделяют на спектральные классы (см. таблицу).

Условия равновесия: как известно, звёзды являются единственными объектами природы, внутри которых происходят неуправляемые термоядерные реакции синтеза, которые сопровождаются выделением большого количества энергии и определяют температуру звёзд. Большинство звёзд находятся в стационарном состоянии, т. е. не взрываются. Некоторые звёзды взрываются (так называемые новые и сверхновые звёзды). Почему же в основном звёзды находятся в равновесии? Сила ядерных взрывов у стационарных звёзд уравновешивается силой тяготения, вот почему эти звёзды сохраняют равновесие.

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.

Читайте также:

  
• Правила безопасности при резьбе по дереву кратко
  
• Явные и латентные функции социальных институтов кратко
  
• Воеводско приказная система управления возникновение и развитие кратко
  
• Календарно тематическое планирование по фгос в коррекционной школе 8 вида
  
• Решение задач по химии для средней школы 8 11 классы решения методики советы