Вътрешната структура на Слънцето и главната последователност звезди

Звездите са огромни топки, състоящи се от светлинна плазма. В нашата галактика има огромен брой от тях. Звездите играеха важна роля в развитието на науката. Те са били отбелязани и в митовете на много народи, служили като инструменти за навигация. Когато бяха открити телескопи и бяха открити законите на движението на небесни тела и гравитацията, учените осъзнаха, че всички звезди са подобни на Слънцето.

дефиниция

Звездите от главната последователност включват всички, в които водородът се превръща в хелий. Тъй като този процес е присъщ на повечето звезди, тази категория включва повечето от осветителните тела, наблюдавани от човека. Например, Слънцето също принадлежи към тази група. Алфа Орион, или например спътникът на Сириус, не принадлежи към главните последователни звезди.

Групи звезди

За първи път проблемът за сравнението на звездите с техните спектрални класове беше възприет от учените Е. Гертспрунг и Г. Ръсел. Те създадоха диаграма, на която бяха показани спектърът и осветеността на звездите. Впоследствие тази диаграма е наречена за тяхна чест. Повечето от осветителните тела, които се намират на него, се наричат ​​небесни тела от главната последователност. Тази категория включва звезди, като се започне от сините supergiants и завършва с бели джуджета. Светлината на Слънцето в тази диаграма се приема като единство. Последователността включва звезди от различни маси. Учените са идентифицирали следните категории осветителни тела:

• Supergiants - Аз клас на осветеност.
• Джайънтс - II клас.
• Звездите от главната последователност са клас V.
• Под-джуджета - клас VI.
• Бялото джуджета - клас VII.

Процеси вътре в осветителните тела

От гледна точка на структурата, Слънцето може да бъде разделено на четири условни зони, в които протичат различни физически процеси. Енергията от излъчването на звездата, както и вътрешната топлина, възникват дълбоко в светлината, предавани на външните слоеве. Структурата на звездите от главната последователност е подобна на тази на слънчевата система. Централната част на всяко осветително тяло, принадлежащо на диаграмата Хертспрунг-Ръсел за тази категория, е ядрото. Постоянно се срещат ядрени реакции, при които хелият се превръща във водород. За да могат водородните ядра да се сблъскат една с друга, тяхната енергия трябва да е по-висока от отблъскващата енергия. Ето защо такива реакции се случват само при много високи температури. Вътре в Слънцето температурата достига 15 милиона градуса по Целзий. Тъй като се отдалечава от сърцевината на звездата, тя намалява. На външната граница на ядрото температурата вече е половината от стойността в централната част. Също така, плътността на плазмата намалява.

Ядрени реакции

Но не само във вътрешната структура на звездата на главната последователност са подобни на Слънцето. Осветителните тела от тази категория се отличават и от факта, че ядрените реакции в тях протичат чрез тристепенен процес. В противен случай се нарича цикъл на протон-протон. В първата фаза се сблъскват два протона. В резултат на този сблъсък се появяват нови частици: деутерий, позитрон и неутрино. Освен това протонът се сблъсква с неутринообразна частица и възниква ядрото на хелий-3 изотоп, както и квант на гама-лъчи. На третия етап от процеса се сливат две хелий-3 ядра и нормални водородни форми.

В хода на тези сблъсъци, по време на елементарните ядрени реакции, елементарните неутринови частици се произвеждат непрекъснато. Те преодоляват долните слоеве на осветителното тяло и летят в междупланетното пространство. Неутроните също се записват на земята. Сумата, която се записва от учените с помощта на инструменти, е несъизмеримо по-малка, отколкото би трябвало, според учените. Този проблем е една от най-големите мистерии във физиката на Слънцето.

Радиационна зона

Следващият слой в структурата на Слънцето и звездите на главната последователност е лъчистата зона. Неговите граници се простират от ядрото до тънкия слой, разположен на границата на конвективната зона, тахоклона. Лъчевата зона получи името си от начина, по който енергията се прехвърля от ядрото към външните слоеве на звездното лъчение. Фотоните, които постоянно се произвеждат в ядрото, се движат в тази зона, като се сблъскват с плазмените ядра. Известно е, че скоростта на тези частици е равна на скоростта на светлината. Но въпреки това фотоните изискват около един милион години да достигнат границата на конвективните и излъчващи зони. Такова закъснение се дължи на постоянния сблъсък на фотоните с плазмените ядра и тяхното повторно облъчване.

tachocline

Слънцето и звездите от главната последователност също имат тънка лента, очевидно играе важна роля при формирането на магнитното поле на звездите. Нарича се тахоклин. Учените предполагат, че тук идват процесите на магнитното динамо. Състои се от факта, че плазмените потоци извличат магнитни линии на сила и увеличават общата сила на полето. Също така съществуват предположения, че в зоната на тахклолин се появява рязка промяна в химичния състав на плазмата.

Конвективната зона

Тази област е най-външният слой. Долната граница е разположена на дълбочина 200 хиляди километра. И горната част достига до повърхността на осветителното тяло. В началото на конвективната зона температурата е все още достатъчно висока, достига около 2 милиона градуса. Този показател обаче вече е недостатъчен за процеса на йонизация на въглеродни, азотни и кислородни атоми. Тази зона е получила своето име поради начина, по който е налице постоянно прехвърляне на материята от дълбоките слоеве към външната конвекция или смесването.

В презентацията за звездите на главната последователност може да се изтъкне фактът, че Слънцето е обикновена звезда в нашата галактика. Ето защо редица въпроси - например за източниците на енергията, структурата и формирането на спектъра - са общи както за Слънцето, така и за другите звезди. Нашето осветително тяло е уникално по отношение на местоположението му - това е най-близката звезда на нашата планета. Следователно повърхността му е подложена на подробно изследване.

фотосфера

Видимата черупка на Слънцето се нарича фотосферата. Той излъчва почти цялата енергия, която идва на Земята. Фотосферата се състои от пелети, които са продълговати облаци горещ газ. Тук можете също да наблюдавате малки петна, които се наричат ​​факли. Тяхната температура е приблизително 200 ^заC е по-висока от обкръжаващата маса, така че те се различават по яркост. Факерите могат да съществуват до няколко седмици. Тази стабилност се дължи на факта, че магнитното поле на звездата не позволява вертикалните потоци от йонизирани газове да се отклоняват в хоризонталната посока.

петна

Също така на повърхността на фотосферата понякога се появяват тъмни области - микробите на петна. Често петна могат да се разширят до диаметър, който надвишава диаметъра на Земята. Слънчевите петна, Като правило, те се появяват в групи, след което се разширяват. Постепенно те се разделят на по-малки области, докато изчезнат напълно. От двете страни на слънчевия екватор се виждат петна. На всеки 11 години броят им, както и заеманата площ, достигат максимално. Според наблюдаваното движение на петна, Галилео успява да открие въртенето на Слънцето. По-късно тази ротация се усъвършенства чрез спектрален анализ.

Досега учените са озадачени защо периодът на увеличаване на слънчевите петна е точно 11 години. Въпреки пропуските в знанията, информацията за слънчевите петна и честотата на други аспекти на звездната активност дава възможност на учените да направят важни прогнози. Чрез изучаването на тези данни е възможно да се правят прогнози за появата на магнитни бури, нарушения в сферата на радиокомуникациите.

Разлики от други категории

Светлината на звездата е количеството енергия, което се излъчва от светило в една единица време. Тази стойност може да се изчисли от количеството енергия, достигащо до повърхността на нашата планета, при условие, че разстоянието до Земята е известно. Светлината на звездите основната последователност е по-голяма от тази на студените звезди с ниска маса и по-малко горещи звезди, чиято маса варира от 60 до 100 слънчеви.

Студените звезди са в долния десен ъгъл спрямо повечето осветителни тела, а горещите звезди са в горния ляв ъгъл. В този случай, в повечето звезди, за разлика от червените гиганти и белите джуджета, масата зависи от индекса на светлината. По-голямата част от живота им, всяка звезда притежава точно главната последователност. Учените вярват, че по-масивните звезди живеят много по-малко от тези с ниска маса. На пръв поглед това трябва да бъде обратното, защото те имат повече водород за изгаряне и те трябва да прекарват повече време. Въпреки това, звездите, които са масивни, изразходват своето гориво много по-бързо.