Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Categories:

Маленькие рассказы о космосе. 16. Основы зоологии звезд.

      Завершив цикл рассказов о солнечной системе в сериале "Маленькие рассказы о космосе", перехожу к новому циклу - о звездах.

      Мы видим звезды точками разной яркости и цвета. И только. Но с тех пор, как стали массово определять расстояния до ближайших из них методом параллакса (измерение смещения их на небе при наблюдении с разных концов диаметра земной орбиты), стало ясно, что звезды гораздо разнее, чем мы их видим. И век с небольшим назад Герцшпрунгом и Расселом была нарисована весьма наглядная диаграмма классификации звезд, смысл которой, как и смысл таблицы Менделеева, становится с каждым годом все яснее и яснее. С диаграммы Герцшпрунга-Рассела и начнем знакомство с основами зоологии звезд.


      1. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела.



     Что видно на этой диаграмме? По иси "х" на ней отложена температура поверхности (фотосферы) звезд в градусах Кельвина и соответствующие знаки их классификации (от O до М). Черт знает, кто вводил классификацию звезд такими буквами, но студенты запоминают ее мнемограммой O, Be A Fine Girl, Kiss Me!

      Видно, что интервал температур фотосфер звезд различается немногим более чем на порядок. От 2000-3500 К° у красных карликов класса М до не более чем 60000 К° у голубых сверхгигантов класса О. Сразу заметим, что светимость звезды, как величина излучаемой с ее поверхности энергии в единицу времени (по сути - "мощность" звезды) пропорциональна квадрату ее радиуса (геометрический фактор) и четвертой степени температуры ее фотосферы.

      Поэтому на диаграмме видно, что отложенная по оси "у" светимость звезд в единицах светимости Солнца различается на многие порядки. Самые яркие О-звезды ярче Солнца не менее чем в миллион раз. Самые тусклые М-карлики тусклее Солнца в десятки тысяч раз.

      Весьма наглядно на этой же диаграмме косым пунктиром отмечены линии фиксированных размеров звезд в единицах радиуса Солнца.

      2. Звезды главной последовательности.
      Слева направо и сверху вниз на диаграмме Г-Р видна мощная "река" звезд, называемая главной последовательностью. В ней сосредоточено подавляющее большинство наблюдаемых звезд. Хорошо дополняет диаграмму Г-Р по параметрам звезд главной последовательности такая схема:

      В этой схеме четко прослеживается зависимость класса звезды, ее цвета и температуры ее поверхности от массы звезды в единицах масс Солнца. Самые яркие звезды класса О являются одновременно и самыми массивными (насколько мне известно звезд массой более 100 солнечных еще не наблюдалось). Самыми тусклыми звездами на этой схеме являются красные карлики класса М. Нижний предел их массы - 0,08 солнечной массы.

      Примерно четверть века назад открыли еще один класс самых тусклых звезд - коричневые карлики. Температура их поверхности меньше 2000 К°, а массы лежат в пределах 0,013-0,08 солнечных масс. Фактически такие звезды есть переходная форма между звездами и планетами-гигантами. Наш Юпитер имеет массу в 13 раз меньше нижнего предела массы для коричневых карликов, а наше Солнце имеет массу в 12 раз больше верхнего предела массы таких карликов.

      3. Как долго живут звезды главной последовательности?
      Чтобы получить представление о длительности жизни звезд сделаем простую, никак не завязанную на физику, оценку. Из приведенной выше схемы следует, что массы самых крупных О-звезд примерно в 60/0,3 ~ 200 раз больше массы крупных красных карликов. И если бы звезды сжигали свое топливо одинаковым темпом, то крупняк жил бы во столько же раз дольше карликов. Как и на Земле, где самые крупные животные живут в сотни раз дольше самых мелких. Но у звезд все иначе...

      Темп сжигания топлива в звездах определяется их светимостью. Обращаясь к непосредственно к диаграмме Г-Р видим, что светимости наиболее ярких О-звезд более чем на 8 порядков (в сотни миллионов раз) превышают светимости крупных красных карликов. Поэтому очевидно, что если топливо, за счет которого эти звезды светят, одинаково и для голубых сверхгигантов, и для красных карликов, то сроки жизни наиболее ярких О-звезд короче сроков жизни крупных красных карликов во многие сотни тысяч раз.

      4. Какие возникли у нас главные вопросы?
      Из самой диаграммы Герцшпрунга-Рассела видно, что помимо звезд главной последовательности есть еще некие типы звезд. И гиганты, и карлики. Что это за звезды? И почему они не подчиняются общим законам зоологии звезд главной последовательности?
      Но самый интересный вопрос - на каком топливе работают звезды главной последовательности? И каковы свойства этого топлива?
      Как ни странно, на оба эти вопроса есть фактически один общий, но не одноступенчатый, ответ. И мы его получим в следующих рассказах.

Tags: Маленькие рассказы о космосе
Subscribe

Recent Posts from This Journal

promo moralg march 5, 2018 03:01 43
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 7 comments