Игорь Шалашников - Популярный звездочет

• Название: Популярный звездочет
• Автор: Игорь Шалашников
• Жанр: Прочая справочная литература
• Год: 2013
• ISBN: 978-5-00071-095-1

Эта книга посвящена молодым людям, студентам и школьникам, которых интересуют современные исследования в области астрономии и астронавтики. Много открытий в этих областях пришлось на начало XXI-го века. С течением времени неизбежно совершенствуется техника по изучению небесных тел. Космическое пространство предстает перед учеными во все больших подробностях. Человек путешествует на околоземные орбиты, планирует совершить путешествие на Марс и освоить Луну, как базу для дальнейшего изучения космического пространства. В этой небольшой книге представлены все самые интересные и свежие материалы, связанные с подобными исследованиями.

---

Толщина фотосферы приблизительно 320 км, а ее температура достигает 5 800 °К, но встречаются и зоны более холодные, с температурой 3 800 °К. Они относятся к так называемым солнечным пятнам, образованным магнитным полем Солнца. К верхним слоям температура фотосферы уменьшается до 4800 °К.

Хромосфера является внешней оболочкой Солнца, она красноватого оттенка и имеет толщину в 10 тыс. км. Ее поверхность постоянно извергает раскаленные массы и поэтому она не имеет четко выраженной границы. Температура хромосферы колеблется от 4000 °К до 15 000 °К. Ее можно разглядеть только во время солнечного затмения либо в специально оборудованный телескоп.

Солнечная корона простирается на миллионы километров от Солнца. Она имеет температуру от 600 000 до 5 000 000 °К за счет сложного взаимодействия магнитных эффектов. Ее излучение присутствует в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах. Поскольку она неравномерна, из ее слабых мест, наиболее холодных, вырывается солнечный ветер – поток ионизированных частиц, который образует магнитные бури и полярные сияния на Земле.

В недрах Солнца каждую секунду около 700 млн тонн водорода превращается в 695 млн тонн гелия. При этом выделяется изрядное количество термоядерной энергии, которая пробирается к поверхности Солнца, поглощается им и производится заново, и в результате вырывается на поверхность как видимый свет.

Вращение слоев Солнца дифференцировано, подобно газовым планетам. Экваториальная зона вращается быстрее полюсов: один оборот она совершает за 25,4 земных суток, в то время как зоны, близкие к полюсам, оборот производят за 36 дней. Спрессованное ядро Солнца тоже имеет свою скорость вращения, она равномерна и выше, чем скорость вращения верхних слоев.

Энергия Солнца является необходимым условием прохождения процесса фотосинтеза в растениях, и, как следствие, выработки кислорода для дыхания живых организмов. Также нефть и газ являются продуктами переработанных органических материалов с помощью процесса фотосинтеза. Солнечная энергия может быть использована солнечными электростанциями для переработки ее в электроэнергию. Ультрафиолетовое излучение используется для дезинфекции воды, различных предметов. С помощью него люди получают загар, и также оно стимулирует выработку витамина D.

Масса Солнца содержит до 99,866 % всей массы Солнечной системы. Его диаметр превосходит земной в 109 раз, а объем в 1 301 000 раз.

My sun is living in my head
My sun is joking over my soul-jumping
And speaking always All’ll be well
And you are man, which is outstanding

I try to trust in this and get
To get the warm of falling light-rays
And understand that need moment
When I’m to sit in my that great-place…

Виды звезд

В сравнении с другими звездами во Вселенной Солнце является звездой-карликом и относится к категории нормальных звезд, в недрах которых происходит превращение водорода в гелий. Так или иначе, но виды звезд примерно описывают жизненный цикл одной отдельно взятой звезды. Материалом для звезд служат газообразования из молекул водорода и пыли. С течением времени они соединяются и образуют так называемую протозвезду, температура которой имеет тенденцию постоянно повышаться. Когда температура протозвезды достигает отметки возможности проведения ядерного синтеза, она превращается в нормальную звезду. А дальше на развитие звезды главное влияние оказывает ее масса. В зависимости от нее определяется цвет и блеск светила, а также продолжительность его жизни. Яркость звезды определяется с учетом расстояний и может меняться от одной десятитысячной до миллиона Солнц. Если масса звезды не достигает одной двенадцатой массы Солнца, тогда она считается коричневым карликом. Такие звезды вырабатывают энергию в течение какого-то непродолжительного времени, но стать настоящими звездами не могут, и обнаружить их чрезвычайно сложно.

Процесс старения звезд выглядит следующим образом. После того как водород в недрах нормальной звезды перегорит, этот процесс начинает происходить в оболочке, в результате чего размер звезды многократно увеличивается. Так рождаются красные гиганты и сверхгиганты.

Часть красных гигантов и сверхгигантов в зависимости от массы переходит в стадию планетарной туманности. Звезда сбрасывает свои наружные слои, обнажая ядро. Потом это ядро сжимается и превращается в белого карлика с исключительной плотностью.

Ситуация в звездах, масса которых превышает 1,4 массы Солнца, проходит по немного другому сценарию. Когда весь водород в ядре исчерпан, начинается превращение водорода в гелий в верхних слоях. А в ядре гелий превращается в углерод. В промежуточных слоях идет последовательное ядерное превращение более легких элементов в более тяжелые. В последней стадии ядро звезды состоит уже из железа, никеля и кобальта, а в слоях вокруг него идет ядерное горение кремния, неона, кислорода и гелия. Затем, достигая порога в 1,4 массы Солнца, ядро коллапсирует в нейтронную звезду. Все это происходит за считанные миллисекунды. Протоны соединяются с электронами и образуют нейтроны. Это ядро меняет размер с диаметра Земли до каких-нибудь 100 км в поперечнике. В момент, когда нейтроны внутри ядра достигают максимального сжатия, процесс останавливается. Ударные волны обрушиваются на падающий верхний материал, отсюда возникает энергия огромного количества частиц, называемых нейтрино, которая порождает взрыв верхних слоев, обнажая нейтронное ядро. Эти верхние слои разлетаются во все стороны с огромными скоростями. А ядро образует нейтронную звезду, плотность которой превосходит плотность воды в триллион раз! Нейтронная звезда совершает несколько оборотов в секунду, а магнитное поле в миллионы раз сильнее земного.

Особый вид нейтронных звезд – пульсары. Они могут излучать радиоволны, световые, рентгеновские и гамма-лучи.

Если масса нейтронной звезды превышает 2–3 массы Солнца, то она сжимается в черную дыру, сила тяготения которой не выпускает наружу даже свет. И внутри нее уже ничего не может остановить коллапс (сжатие) материи в бесконечно малую точку. Достоверно известно о существовании черных дыр, называемых AO620-00 и V-404 Лебедя, массы которых превышают массу Солнца в 16 и 6,3 раз соответственно.

Можно считать также, что вещество, отлетающее с планетарной туманности, и остатки от взрыва сверхновых образуют материал для образования новых звезд.

Схематично последовательность выглядит так:

Газообразная туманность → Протозвезда → Звезда типа Солнца → Красный гигант → Планетарная туманность → Белый карлик

Или так (если масса звезды превышает солнечную более чем 1,4 раз):

Газообразная туманность → Протозвезда → Массивная звезда → Красный сверхгигант → Сверхновая звезда → Нейтронная звезда → Черная дыра

Имеются и другие виды звезд: пульсирующие, неправильные, вспыхивающие звезды, двойные и тесные двойные звезды.

Во Вселенной существуют переменные звезды – звезды, блеск которых имеет свойство меняться. Количество света меняется оттого, что звезды пульсируют или выбрасывают облако вещества. Если система состоит из двух звезд, то одна может закрывать другую, отсюда изменение блеска.

Иногда звезда-сверхгигант может сбрасывать с себя слои углеродной сажи, что заслоняет обзор звезды и вызывает резкое падение ее блеска. На некоторых звездах, Проксиме Центавра например, причиной солнечных вспышек может служить магнитное излучение.

Примерно половина всех звезд нашей галактики являются двойными, так что одна звезда вращается вокруг другой за счет силы взаимного тяготения. Например, парные звезды – Мицар и Мицар В, расположенные в Большой Медведице.

Если двойные звезды расположены близко друг к другу, то силы тяготения стремятся растянуть каждую из них в форму груши. Эти две грушеобразные фигуры образуют трехмерную восьмерку, которая называется полостью Роша. Ее поверхность представляет собой критическую границу роста одной из звезд. Если размер звезды достиг этой границы, то вещество начинает перетекать с одной звезды на другую в точке, где полости соприкасаются. В такие системы могут входить нейтронные звезды в паре с Голубым гигантом или Белым карликом.

Все звезды проходят спектральную классификацию. На основании качественного описания спектра можно сделать вывод о температуре поверхности, светимости и особенностях химического состава. Последовательность этих классов имеет вид O – B – A – F – G – K – M, где звезды класса О самые горячие, а остальные, по порядку, имеют более холодную температуру.

Созвездия

Современная астрономия поделила небесную сферу на участки для упрощенного ориентирования на звездном небе. В древности созвездиями назывались группы звезд, которые образовывали различные фигуры.

До XIXвека созвездия определялись не точно: некоторые звезды являлись частью сразу двух созвездий, а некоторые участки звездного неба вообще не входили ни в одно созвездие.