Как связана светимость с размерами звезд кратко

Обновлено: 01.07.2024

Методы определения размеров звезд:

  • по наблюдениям затмения Луной звезды можно определить угловой размер, а, зная расстояние до звезды, можно определить ее истинные, линейные размеры;
  • непосредственно размеры звезды можно измерить на специальном приборе – оптическом интерферометре;
  • размеры звезды можно рассчитать теоретически, исходя из оценок полной светимости и температуры по закону Стефана–Больцмана.

Светимость звезды связана с радиусом звезды формулой = 4 ∙ 4 2 или

Этот метод позволяет найти радиус звезды по ее температуре и светимости, так как параметры , , известны.

Размеры звезд существенно различаются между собой: существуют карлики, гиганты и обычные звезды, которых большинство. Измерения показали, что размеры белых карликов – несколько тысяч километров, а размеры красных гигантов сравнимы с размерами Солнечной системы.

Масса звезды – едва ли не самая важная ее характеристика. Масса определяет весь жизненный путь звезды.

Массу можно оценить для звезд, входящих в двойные звездные системы, если известны большая полуось орбиты а и период обращения . В этом случае массы определяются из третьего закона Кеплера, который может быть записан в следующем виде:
здесь 1 и 2 – массы компонент системы, – гравитационная постоянная. Уравнение дает сумму масс компонент системы. Если к тому же известно отношение орбитальных скоростей, то их массы можно определить отдельно. К сожалению, только для сравнительно небольшого количества двойных систем можно таким образом определить массу каждой из звезд.

Все другие способы оценок массы – косвенные. В сущности говоря, астрономия не располагала и не располагает в настоящее время методом прямого и независимого определения массы изолированной звезды. И это серьезный недостаток нашей науки о Вселенной. Если бы такой метод существовал, прогресс наших знаний был бы значительно более быстрым. Для звезд главной последовательности установлено, что чем больше масса, тем выше светимость звезды. Эта зависимость нелинейна: например, с увеличением массы вдвое светимость возрастает более чем в 10 раз.

Самые малые по массе звезды значительно массивнее любой планеты Солнечной системы. Массы звезд заключены в пределах от 0,1 масс Солнца до нескольких десятков масс Солнца. Таким образом, массы звезд различаются всего в несколько сот раз.

Сравнения масс и светимостей для большинства звезд выявили следующую зависимость: светимость приблизительно пропорциональна четвертой степени массы.

Звезда, весящая в два раза больше, чем Солнце, излучает примерно в 16 раз мощнее.

Под действием высокой температуры (миллионы кельвинов) атомы ядра полностью ионизируются, а расстояния между ними сокращаются. Плотность газа в центре Солнца в сто раз превышает плотность воды. Температура звезды также увеличивается по мере приближения к центру.

Звезды ранних спектральных классов О, В, А характеризуются также высокими скоростями вращения.

Экваториальные скорости вращения звезд:

Наибольшие наблюдаемые скорости найдены у звезд с эмиссионными линиями в спектре и, конечно, у нейтронных звезд. Наше Солнце вращается с экваториальной скоростью 2 км/с.

МА́ССА – СВЕТ И́МОСТЬ ЗАВИ́ СИ­МОСТЬ, связь ме­ж­ду мас­сой $M$ звез­ды и её све­ти­мо­стью $L$ . Осн. па­ра­мет­ра­ми, оп­ре­де­ляю­щи­ми свой­ст­ва звез­ды (в ча­ст­но­сти, све­ти­мость), слу­жат её мас­са, ис­ход­ный хи­мич. со­став и воз­раст. Б. ч. жиз­ни звез­да про­во­дит на глав­ной по­сле­до­ва­тель­но­сти диа­грам­мы Герцш­прун­га – Рес­се­ла. На этом эта­пе эво­лю­ции све­ти­мость звез­ды сла­бо за­ви­сит от ис­ход­но­го хи­мич. со­ста­ва и воз­рас­та, но очень силь­но – от мас­сы звез­ды. По этой при­чи­не и су­ще­ст­ву­ет М. – с. з. для звёзд глав­ной по­сле­до­ва­тель­но­сти.

Собственно говоря, небесные тела отличаются друг от друга по различным характеристикам. Одним из главных отличий звёзд между собой являются их размеры, масса и состав.

Как различают звёзды по размерам

Во Вселенной звёзды бывают разные по размеру — они могут быть маленькими, средними, большими и сверхбольшими или огромными.

Однако, в астрономии не группируют объекты таким образом. Их объединяют по другим общим характеристикам. Практически все параметры и свойства зависят друг от друга.

Классификация звёзд по размеру

На самом деле, по своим размерам звезды делятся на:

  • обычные (главная последовательность),
  • карлики,
  • гиганты,
  • сверхгиганты.

Правда, выделяют ещё гипергиганты — самые яркие, массивные, мощные светила. Но они очень редко встречаются в нашей Вселенной. Хотя они самые-самые, живут гипергиганты совсем недолго, поэтому их очень мало.

Красный гипергигант VY Большого Пса

Красный гипергигант VY Большого Пса

Как определить размер звезды

Размеры звёзд определяют тремя способами:

  1. Наблюдение. При затмении светила Луной возможно узнать угловой размер. Если известно расстояние до него, то можно рассчитать его размер.
  2. Применение оптического интерферометра-специального измерительного прибора, который позволяет измерить границы объекта (расстояние не имеет значения).
  3. Теоретически, по формуле светимости. Так как если известны значения светимости и температуры светила, можно рассчитать его радиус.

Как связаны размеры звёзд и их светимость?

Поскольку светимость звёздного тела рассчитывается по формуле:

Формула светимости

Формула светимости

где видно, что она связана с радиусом звезды.
Получается, эти два показателя важны друг для друга и созависимы.

Разумеется, нам сложно представить истинные величины космических объектов. Ведь они могут составлять от тысяч до млн тысяч километров.

Главным светилом для нас является Солнце, которое больше чем в миллион раз нашей планеты. Поэтому сравнение размеров звезд с размерами Земли просто затруднительно и неуместно.

Для удобства определения радиуса (размера) звёздных тел принято применять единицу измерения равную экваториальному радиусу Солнца (696 392 км).

Солнце в Солнечной системе

Солнце в Солнечной системе

Каковы размеры самых маленьких звёзд?

Как известно, красные карлики имеют небольшие объемы и массу. Если говорить точнее, то в большинстве их масса равна половине солнечной, а радиус таких светил совсем небольшой.

Помимо этого, существуют белые карлики, чьи размеры сопоставимы с размерами Земли. Однако при этом их плотность больше земельной почти в миллион раз.

В конце концов, самые маленькие звёздные представители — нейтронные звёзды. Они меньше нашей планеты в сто миллионов раз! Хотя в сравнении с Землей, они выигрывают по массе и плотности.

Проксима Центавра (одна из самых маленьких звёзд)

Проксима Центавра (одна из самых маленьких звёзд)

Наша Вселенная, бесспорно, многообразна во всём. И это прекрасно и удивительно!
Светила представляют собой уникальный продукт вселенской природы. Они относятся к главным объектам космического пространства.

Светимость звезд, светимость звезды Солнце

Светимость звезд.

Звезды вырабатывают и выбрасывают в открытый космос огромное количество энергии. Суммарная энергия, излучаемая звездой, называется светимостью. Светимость - полная энергия, излучаемая звездой в единицу времени и измеряется в абсолютных единицах (СИ — Вт; СГС — эрг/с) либо в единицах светимости Солнца (L⊙ = 3,827⋅10 33 эрг/с = 3,827⋅10 26 Вт). Светимость зависит от всех характеристик звезды и является одним из важнейших показателей. Светимость не зависит от расстояния до объекта и позволяет сравнивать между собой различные типы звёзд. Приближённо рассчитать светимость звезд возможно по формуле:


где R — радиус звезды, T — температура её фотосферы, σ — постоянная Стефана — Больцмана. Исходя из формулы, можно заметить, что светимость зависит от размера звезды и температуры ее фотосферы. Если подставить данные Солнца, можно рассчитать его светимость:

Так же для измерения светимости используют сопоставление силы света других звезд по отношению к силе света Солнца. Данный метод является более удобным и наглядным.

  1. Видимая звездная величина или блеск (m) – безразмерная числовая характеристика яркости объекта, измеряется условными единицами. Чем ярче видно объект наблюдателю, тем меньше значение звездной величины. Как пример можно сравнить звездную величину Солнца (-26.7), звезды Арктур (-0.05) и звезды Спика (+1,04) при наблюдении с Земли. На самом же деле Арктур в 210 раз ярче Солнца и в 25 раз больше, а Спика в 8300 раз ярче и больше в 5 раз. Арктур и Спика расположены от Земли на огромном удалении, поэтому они кажутся не такими яркими. Видимая звездная величина используется при наблюдениях с Земли, упрощая классификацию и поиск звезд на ночном небосводе.
  2. Абсолютная заездная величина (М) - видимая звёздная величина объекта, если бы он был расположен на расстоянии 10 парсек от наблюдателя. В основном используется болометрическая абсолютная величина. Она учитывает полное излучение во всех диапазонах электромагнитных волн. Для Солнца болометрическая абсолютная величина составляет +4,7, для Арктура −0,38.

При всей схожести с вышеперечисленными параметрами светимость является самой информативной и универсальной характеристикой. Она позволяет узнать размер, массу и даже интенсивность ядерных реакций.


Основным источником излучения звезд является процесс термоядерных реакций. Более легкие атомы водорода под давлением гравитации синтезируются в более тяжелые атомы гелия. В процессе реакции синтеза высвобождается огромное количество энергии. В более массивных звездах вместе с водородом горит так же гелий, который превращается в углерод, далее углерод в кислород, кислород в кремний, кремний в железо. Чем тяжелее элемент и больше масса звезды, тем больше выделяется энергии при его горении. Помимо термоядерных реакций на силу излучения звезды так же оказывает влияние ее размер или площадь излучения. Ярким примером служит звезда Альдебаран. Температура фотосферы Солнца на 40 процентов выше, а размер на 40 % меньше, чем у Альдебарана. В результате, за счет своих размеров, светимость Альдебарана в 150 раз больше, чем светимость нашего Солнца.

В силу своей информативности, светимость используется во многих классификационных схемах и диаграммах, в которых астрономы сравнивают звезды. Она довольно точно отражает энергию и площадь поверхности (размер) звезды.

Для звёзд главной последовательности (это такие звёзды, в которых источником энергии служит превращение водорода в гелий) светимость однозначно связана с массой. Тем "тяжелее" звезда - тем больше её размер, выше температура поверхности и больше светимость.

В общей физике, светимость — плотность потока световой энергии в данном направлении.

В экспериментальной физике элементарных частиц светимостью называют параметр ускорителя или коллайдера, характеризующий интенсивность столкновения встречных пучков.

В астрономии, светимость — количество излучаемой телом (звездой) энергии в единицу времени. Измеряется в абсолютных единицах (СИ, СГС) , либо в относительных (например, светимостях Солнца) .

Светимость в астрономии - полное количество энергии, испускаемое космическим объектом в единицу времени. Иногда говорят о светимости в некотоом диапазоне длин волн, например радиосветимость. Светимость для большинства источников света пряма пропорциональна их яркости.

Читайте также: