Что такое звезды

Звезды - раскаленные газовые шары. Температура поверхности звезд различна. У некоторых звезд она может достигать 30000К,  а у других - лишь 3000К. Наше Солнце имеет поверхность с температурой около 6000 К. Надо оговориться, что говоря о  поверхности,  мы имеем в виду лишь видимую поверхность, так  как  никакой  твердой поверхности у газового шара быть не может.

Нормальные звезды гораздо больше планет, но главное  -  гораздо массивнее. Есть  звезды, в  сотни  раз превышающие по размеру Солнце и во столько же раз уступающие ему в этом показателе. Однако, массы звезд меняются в гораздо более скромных пределах - от одной двенадцатой массы Солнца до 100  его масс. Может быть, есть и более тяжелые, но такие массивные  звезды очень редки. Нетрудно догадаться, что звезды очень сильно отличаются по плотности. Есть  среди  них такие, кубический сантиметр вещества которых перевешивает большой груженый океанский корабль. Вщество других звезд настолько  разряжено, что его плотность меньше плотности того наилучшего вакуума, который достижим в земных лабораторных условиях.

Итак, звезды очень массивны. Такое огромное количество вещества сжимает само себя силами  гравитационного притяжения. Однако никто не видел, чтоб Солнце хоть сколько-то заметно уменьшилось, поэтому для того, чтобы звезды могли  долгое время сохранять свой объем и размеры, необходимы силы,  которые препятствовали бы гравитационному сжатию звезд.

Оказывается, газом, из которого состоят звезды, в основном, является водород. В условиях больших температур на звездах, обычная для Земли двухатомная молекула водорода разделяется на два  независимых атома, состоящих из одного протона и одного электрона. Но и  атомы водорода не могут при высоких температурах оставаться целыми.Они теряют свои электроны, в результате  чего  получается  особый газ, состоящий из протонов  и электронов.  Этот  газ  называется плазмой. А атомы, лишенные своих электронов, называют ядрами соответствующих элементов (протон - ядро водорода).

Как мы уже сказали, звезда сама пытается себя сжать  силами гравитации, результатом чего является повышение  температуры звезды в центральных ее слоях до миллионов и десятков  миллионов градусов. В таких условиях в плазме начинают  возникать отличные от химических реакций - ядерные. В результате сложных  процессов, четыре ядра водорода и два электрона образуют ядро нового химического  элемента  -  гелия (Не), которое состоит из двух протонов, а также  двух  нейтронов, частиц,  не имеющих заряда, возникающих в результате ядерной реакции  слияния электрона и протона. Ход такой реакции образования  тяжелых  ядер из более легких называется ядерным синтезом, который замечателен тем, что в его процессе выделяется энергия. Выделяется она в виде фотонов (частиц, "несущих" свет) и еще  одних частиц - нейтрино. Нейтрино почти  беспрепятственно  проходят сквозь вещество звезды, не взаимодействуя с ним.  А  вот  фотоны, или свет, оказывают на вещество давление, причем так как в единицу времени происходит большое число превращений ядер  водорода  в ядра гелия, давление это очень велико и направлено из центра, где происходят ядерный синтез. Сила этого давления  и  уравновешивает гравитационное сжатие.

Итак, звезды очень массивны,  поэтому силы гравитации стремятся их сжать. В результате этого  сжатия в центральных областях звезд температура поднимается  до  миллионов градусов, из-за чего становятся  возможными ядерные  реакции синтеза ядер гелия из ядер водорода. Как следствие этих реакций, выделяется энергия, излучение которой и создает давление, уравновешивающее силы, сжимающие звезду.

Рис.1. Баланс сил в звездах.

Мы разобрались с тем, почему звезды не  сжимают  себя  сами из-за своей гигантской массы. Но ведь здесь же кроется загадка об источнике энергии, позволяющем звездам так долго светить. Как  мы знаем, в центре звезд происходят  ядерные  реакции  с  выделением  энергии, которая, потом, излучается звездами в  пространство. Чем  массивнее звезда, тем больше она себя стремиться сжать, тем сильнее разогревается ее центральная часть, тем быстрее и чаще проходят там ядерные  реакции, тем больше энергии выделяется, тем более яркой кажется звезда.

Другие записи

10.06.2016. Диаграмма "цвет-светимость" (Герцшпрунга-Рассела)
Существует связь между характеристиками звезд. Она была обнаружена еще свыше 80 лет назад - в 1914 году.Рис.1. Диаграмма Герцшпрунга-РасселаБудем изображать звезды точками на диаграмме Герцшпрунга-Рассела,…
10.06.2016. Сверхновые звезды, пульсары и черные дыры
Некоторые звезды на заключительном этапе своей эволюции взрываются, вспыхивая могучим космическим фейерверком. В таких случаях говорят о вспышке «сверхновой» звезды. От «сверхновых» звезд следует отличать…
10.06.2016. Межзвездная среда
Согласно современным представлениям, звезды образуются путем конденсации весьма разреженной межзвездной газово-пылевой среды. Поэтому, прежде чем рассказать о путях эволюции звезд, нам придется остановиться…
10.06.2016. Основные характеристики звезд
В результате огромной работы, проделанной астрономами ряда стран в течение последних десятилетий, мы многое узнали о различных характеристиках звезд, природе их излучения и даже эволюции. Как это ни покажется…
10.06.2016. Эволюция звезд
Современная астрономия располагает большим количеством аргументов в пользу утверждения, что звезды образуются путем конденсации облаков газово-пылевой межзвездной среды. Процесс образования звезд из этой…