Основные характеристики звезд

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 197.

Из курса физики 11 класса известно, что наше Солнце — это рядовая звезда, одна из более чем 100 миллиардов звёзд галактики Млечный Путь. Чем другие звёзды похожи на наше Солнце? В чём состоит отличие? Какие физико-химические параметры звёзд играют важнейшую роль? Рассмотрим кратко основные характеристики звезд, к которым относятся размеры, масса, состав.

Размеры и масса звёзд

Даже наблюдая ближайшие звёзды с Земли, можно заметить, что их размер неодинаков. К сожалению, большинство звёзд слишком удалены от нас, чтобы видеть их угловой размер, поэтому основные характеристики звезд устанавливаются косвенными методами.

Но расчёты показывают, что самые маленькие звёзды (белые карлики) имеют диаметры порядка тысячи километров, а наибольшие (красные гиганты) — миллиарда километров (диаметр орбиты Юпитера).

Существуют также остатки звёзд — нейтронные звезды и чёрные дыры, размер которых составляет единицы и десятки километров, но они не излучают свет.

Массы звёзд также в основном приходится оценивать косвенными методами. Прямо массы звёзд можно оценить лишь для двойных систем, поскольку от массы зависят параметры их орбит.

В отличие от размеров, массы звёзд различаются гораздо меньше. Самые лёгкие звёзды имеют массу порядка 10 % солнечной. Самые тяжёлые — до ста пятидесяти солнечных масс. Объясняется это тем, что если масса протозвезды будет слишком мала, то её гравитации будет недостаточно для «зажигания» термоядерных реакций в ядре. Если же масса будет слишком велика, то энергия термоядерных реакций не даст протозвезде превратиться в звезду, разрывая её на части (при этом образуется двойная звезда).

Химический состав звёзд

Наиболее распространённый элемент во Вселенной — это водород, к нему относится более 90 % атомов. Звёзды — это огромные водородные шары, в ядрах которых водород превращается в гелий. Атомы гелия составляют около 8 % атомов Вселенной.

В ядрах наиболее массивных звёзд гелий превращается в литий, углерод и дальше, вплоть до железа, но эти элементы суммарно составляют менее процента атомов Вселенной.

Термоядерные реакции образования атомов тяжелее железа требуют поглощения энергии, поэтому они не могут являться источником энергии звёзд. И атомы тяжелее железа образуются в очень небольших количествах.

Спектральный класс звёзд

Наиболее информативным источником, говорящим о составе и температуре звёзд, является спектральный анализ. Каждый химический элемент обладает своим особым спектром. Поэтому, разлагая свет звезды в спектр, можно надёжно определить её химический состав.

По характерным особенностям спектров звёзды были разделены на ряд классов, обозначаемых буквами латинского алфавита. Основной характеристикой, влияющей на спектр, является температура звёзд, поэтому спектральные классы разделяются в первую очередь по температуре. За буквой класса обычно ставят цифру подкласса (от 0 до 9). Последний элемент класса — римская цифра (от I до VII) обозначающая размер звезды (от гиганта до карлика).

Спектральный класс Солнца обозначается индексом G2V, то есть Солнце — это жёлтый карлик с температурой порядка 5200 К.

Некоторые обозначения классов опираются и на состав звезды (например, класс S — звёзды с повышенным содержанием таких элементов, как цирконий, титан, иттрий или технеций). Кроме того, нередко в спектрах звёзд присутствуют важные особенности, которые обозначаются добавочными строчными буквами-индексами. Основные спектральные классы представлены в таблице:

Рис. 3. Таблица спектральных классов звёзд

Что мы узнали?

Звёзды имеют диаметры от тысячи до миллиарда километров, и массы — от долей до сотен солнечной массы. Химически они представляют собой шары из водорода, который в ядрах превращается в гелий. Также имеется небольшое число и других элементов. Температура и состав звёзд отражаются на их спектре, поэтому звезды делятся по спектральным классам.