Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 152
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Тема реферата:
Образование новых звезд
План
1 Актуальность темы: образование новых звезд
2 Общая характеристика звезд.
3 Характеристика Солнца
4 Условия образования звезды
5 Заключение
6 Список используемой литературы
1 Актуальность темы: образование новых звезд
Астрономия — одна из самых увлекательных наук, изучающая космическое пространство. Мир звезд демонстрирует большое разнообразие, признаки которого проявляются уже при взгляде на ночное небо невооруженным глазом.
Человечество пока не может проникнуть внутрь звезд и сказать достоверно, какова их природа. Исследователи изучают звезды, наблюдая лишь их внешние проявления: размеры и светимость. Остальные параметры и процессы, происходящие внутри звезд, рассчитываются косвенными методами, т.е. с помощью математики и компьютерного моделирования.
Изучение звезд при помощи астрономических приборов и методов астрофизики позволяет определенным образом систематизировать их и благодаря этому постепенно прийти к пониманию процессов, управляющих звездной эволюцией. Эта тема, несмотря на обилие исследований, остается довольно загадочной и еще не рассмотрена полностью.
Тема образования новых звезд значима и актуальна в современном мире, так как изучение звезд может открыть новые возможности для человечества.
Целью моей работы является изучение процесса образования новых звезд, его особенности и последствия для космического пространства.
2 Общая характеристика звезд.
Звезды – самосветящиеся небесные тела, состоящие из раскаленных газов. Солнце – ближайшая к нам звезда.
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.
Основные характеристики звезд:
- светимость;
- вес и масса;
- размер (радиус);
- температура поверхности.
Светимость звезды - это ее истинная сила света по сравнению с силой света Солнца. Светимость определяется как отношение силы света звезды к силе света Солнца. Зная расстояние до звезды и ее видимый блеск с Земли, вычисляют, каким был бы блеск звезды, если бы она находилась на расстоянии Солнца. Отношение такого предполагаемого блеска звезды к блеску Солнца характеризует ее светимость. Если светимость звезды равна 5, то это значит, что она в 5 раз ярче Солнца. Если светимость обозначается 0,2, то такая звезда в 5 раз слабее Солнца. Наибольшей известной светимостью, в 400 раз большей светимости Солнца, обладает звезда S из созвездия Золотой Рыбы.
Звезды большой светимости в окрестностях Солнца встречаются гораздо реже, а звезды с меньшей светимостью – чаще. Из 20 ближайших к нам звезд только 3 видны невооруженным глазом, а из 20 звезд, кажущихся нам яркими, только 3 входят в число ближайших.
Наблюдаемые с Земли звезды различного цвета: голубоватые, белые, желтые, оранжевые и красные. Цвет звезд соответствует температуре их поверхности. Голубоватые звезды самые горячие — температура на их поверхности составляет десятки тысяч градусов. У белых звезд (таких, как Сириус и Вега) температура около 10 000°,. у желтых (как Капелла и наше Солнце) — порядка 6000°, у оранжевых — порядка 4000° и у красных (как Бетельтейзе и Антарес) — 3000° и ниже. По направлению к центру звезды температура повышается и в центре достигает миллионов и десятков миллионов градусов. Раскаленное тело излучает свет всех цветов (всех длин волн), но в зависимости от температуры накала максимум излучения приходится на различные области спектра, вследствие чего суммарное излучение имеет то красный, то белый, то голубоватый цвет.
Самые яркие назвали звездами первой величины. Самые слабые из видимых невооруженным глазом относят к звездам шестой величины. Звезды первой величины ярче звезд шестой величины в 100 раз.
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. Состав звезд, а также их температуру исследуют посредством спектрального анализа.
Спектральный анализ – астрофизический метод, изучающий химический состав светил с помощью исследования их спектров.
Изучение спектров звезд позволило сделать вывод о том, что они состоят из атомов тех же химических элементов, что и все тела на Земле. В составе звезд преобладают водород (около 50 % по массе) и гелий (около 40 %). Атомы остальных химических элементов встречаются почти в таком же соотношении, как и на Земле. Масса звезд гораздо больше массы планет.
Согласно современным представлениям, звезды светят вследствие того, что в их недрах происходят ядерные реакции: водород превращается в гелий, в результате чего и освобождается атомная энергия. Поскольку содержание атомов водорода в звездах велико, за счет таких преобразований большинство звезд может излучать энергию. Вследствие происходящих атомных превращений постепенно меняется их химический состав, что может служить указанием на направления звездной эволюции.
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.
Звезды-гиганты – огромные звезды, в миллионы раз больше Солнца по объему. Такие звезды встречаются редко. Самые большие звезды называются сверхгигантами. Так, сверхгигант Антарес в созвездии Скорпиона по диаметру в 450 раз больше Солнца, а оно больше Земли в диаметре в 109 раз.
Звезды-карлики, напротив, имеют относительно небольшие размеры. В зависимости от цвета звезды различают красные и белые карлики. Красные карлики меньше Солнца по диаметру примерно в 10 раз. Считают, что именно они составляют большую часть звезд. Белые карлики имеют еще более мелкие размеры и встречаются редко.
Звезды сильно различаются по плотности: чем больше звезда, тем меньше ее плотность. Так, у звезд-гигантов плотность газов, из которых они состоят, очень мала – в сотни тысяч раз меньше плотности воды, а средняя плотность белых карликов в 30 раз больше плотности воды. Средняя плотность Солнца в 1,4 раза больше плотности воды.
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.
Переменные звезды – звезды, блеск которых со временем меняется. Параллельно с изменением блеска меняются их цвет и температура, а иногда и размеры. Причиной переменности может являться периодическое затмение одной звезды другой. Но гораздо чаще происходят действительные изменения размеров и температур звезд: они сжимаются и расширятся – пульсируют. Промежутки между моментами наибольшего сжатия или расширения у одних переменных звезд составляют годы, у других – только часы. Цефеиды – пульсирующие звезды. Пульсирует, расширяясь и сжимаясь, все тело звезды. При сжатии ее происходит нагревание, а при расширении – охлаждение. Изменение размера и температуры поверхности звезды и вызывает колебания ее излучения.
Иногда в нашей и других галактиках наблюдаются вспышки сверхновых звезд. При таких вспышках звезды излучают свет в миллионы и в сотни миллионов раз интенсивнее, чем Солнце. Сверхновые звезды – явление крайне редкое
Звездный мир чрезвычайно многообразен. Различают несколько видов звезд, например, гиганты и карлики, одиночные, двойные и кратные, переменные и новые.
Двойные звезды – системы, состоящие из двух звезд, каждая из которых обращается вокруг их общего центра тяжести. Обычно более яркую звезду в паре называют главной, а другую – ее спутником. Ярчайшая звезда неба Сириус – двойная. Спутник этой звезды – белый карлик – обращается вокруг главной звезды за 50 лет и отстоит от нее в 20 раз дальше, чем Земля от Солнца.
Кратные звезды - системы, состоящие из трех, четырех или более звезд. Кратные звезды встречаются значительно реже, чем двойные. Ближайшая к нам звезда Проксима Центавра, видимая в Южном полушарии Земли, в действительности представляет собой систему, которая состоит из двух главных звезд, очень сходных с нашим Солнцем. Период их обращения почти 80 лет, а среднее взаимное расстояние в 23 раза больше расстояния от Земли до Солнца. У этих двух звезд есть спутник – красный карлик. Таким образом, Проксима Центавра – тройная звезда.
В результате астрономических исследований для множества звезд точно определены положение на небе, их звездная величина, а также другие характеристики. Составлены звездные каталоги, в которые занесено около миллиона звезд. По установленным положениям звезд на небе составляются карты звездного неба. Известно, что звезд ярче 21-й звездной величины около 2 млрд. Одна из них – Солнце.
3 Характеристика Солнца
Солнце по всем признакам является рядовой звездой. Полагают, что возраст Солнца – 4–5 млрд лет. Ближайшие к Солнцу звезды Проксима Центавра и Сириус. Скорость движения Солнца вокруг оси Галактики – 250 км/с. Расстояние от Земли до Солнца 8,3 световой минуты или 149,6 млн км. Диаметр Солнца оценивается в 1,4 млн км. Масса Солнца в 333 тыс. раз больше массы Земли, а его объем больше земного в 1 млн 304 тыс. раз. Средняя плотность Солнца выше плотности воды в 1,4 раза. Но плотность вещества распределена неравномерно: внутри Солнца она чрезвычайно высокая, а снаружи – крайне низкая, в сотни раз меньшая, чем воздух.
На основании проведенных исследований полагают, что Солнце состоит из нескольких слоев – внутренних и внешних. К внутренним слоям относятся ядро, область лучистого переноса энергии и конвективная зона.
Внешние слои образует атмосфера. Ядро находится в центре Солнца. В ядре сосредоточена большая часть вещества Солнца. Температура вещества в центре Солнца превышает 10 млн К. В условиях сверхдавления и сверхвысокой температуры вещество ядра ионизировано, то есть представляет собой плазму.
Частицы плазмы находятся в постоянном движении, скорость которого огромна. Поэтому между частицами непрерывно происходят ядерные реакции, в результате которых из атомов водорода образуются атомы гелия и выделяется большое количество энергии.
За время своего существования Солнце не израсходовало еще и половины запасов водородного ядерного топлива. Так оно и будет светить миллиарды лет, пока в недрах Солнца весь водород не превратится в гелий.
Солнечная атмосфера также состоит из нескольких слоев: фотосферы, хромосферы и короны. Фотосфера – самый глубокий и тонкий слой атмосферы. За фотосферой следует хромосфера – слой раскаленных газов толщиной 10–20 тыс. км. Поскольку в верхних слоях солнечной атмосферы световая энергия в значительной степени переходит в тепловую, температура хромосферы значительно выше температуры фотосферы и оценивается в десятки тысяч кельвинов. Корона – внешняя часть атмосферы Солнца. Температура в этой части Солнца – более 1 млн К. В короне плазма очень сильно разрежена, плотность ее в миллиарды раз меньше плотности воздуха. Яркость короны в миллионы раз меньше яркости фотосферы. Температура по мере удаления от поверхности Солнца уменьшается. Солнечная корона имеет огромные размеры – более 200 радиусов Солнца – и достигает орбиты Марса. Таким образом, Земля оказывается, образно говоря, погруженной в солнечную корону.
В этой связи на Землю постоянно воздействует так называемый солнечный ветер – поток заряженных частиц, испускаемых Солнцем. При соприкосновении с атмосферой Земли он отклоняется верхними ее слоями – ионосферой.
Указанные параметры идеально подходят для реакций ядерного синтеза. Именно здесь появляется энергия, необходимая для поддержания жизни всего живого на нашей планете.
4 Условия образования звезды
Звезда — это огромный шар, состоящий преимущественно из водорода и гелия, который образуется в газо-пылевой среде под воздействием гравитационных сил.
Условия, в которых протекало образование звезды, определяют ее основные характеристики. Эти условия могут быть весьма различны. Однако в целом данный процесс имеет единую природу для всех звезд: они рождаются из диффузного – рассеянного – газопылевого вещества, которым заполнены галактики, путем его уплотнения под действием гравитации.