Разница звезда и планета: В чем разница между планетой и звездой?

Полярная звезда / Хабр

Она указывает путь. Но лишь временно

Наверное это самая популярная звезда среди людей. Причем, ее популярность начала расти еще в те давние времена, когда Солнце за звезду не считали. Но если быть справедливым, то её “звездный час” наступил по историческим меркам относительно недавно, и по ним же — довольно скоротечен.

Её подозревают в какой-то особенной яркости, но она не самая яркая, а довольно заурядная в этом смысле. Кто-то считает, что она самая близкая. Но и это — неправда. Бытует мнение, что Полярная звезда видна всюду на Земле, и во всех морях и пустынях планеты можно прокладывать по ней курс. Но и это неверно. Истинную причину важности этого светила знают лишь знакомые с астрономией люди.

Чем же так знаменита Полярная звезда?

Прежде всего своим положением на небесной сфере, которое отдалено от Северного полюса мира — точки на небесной сфере, где с воображаемой сферой пересекается воображаемая ось вращения Земли — на очень малую величину. Положение Полярной звезды в первом приближении совпадает с этой точкой.

Как-то много абстракции, требующей особого воображения — неправда ли?

На самом деле все просто. Если линию, соединяющую полюса Земного шара — северный и южный — продлить в северном направлении, эта линия с высокой степенью точности укажет на Полярную звезду.

Глядя на это светило из любой точки северного полушария Земли, мы всегда будем видеть, куда направлена земная ось вращения.

А вот, в южном полушарии планеты Полярная звезда, увы, не видна. Ни зимой, ни летом. Никогда.

Поэтому для морской навигации её применение ограничено.

Но именно навигационное применение и сделало эту звезду столь популярной. Ведь мореходство начиналось именно в северном полушарии.

Для капитанов судов и штурманов было очень просто найти эту звезду на небе, опустить от неё отвесную линию вниз, и найти таким образом точку севера, а значит и все направления в открытом море (восток, юг, запад), где других ориентиров больше нет. Только звезды.

Но звезды с течением времени меняют свое положение по отношению к горизонту — восходят, заходят — за ночь перемещаются порой через все небо. Нельзя вести корабль по звезде, которая сама еще куда-то движется, пусть даже движение это иллюзорно и вызвано вращением нашей планеты.

И только Полярная звезда всегда сияет над точкой севера

Для наблюдателя, находящегося на северном полюсе, Полярная звезда окажется точно у него над головой — в зените. Чем южнее будет находится наблюдатель, тем ближе к горизонту будет для него Полярная звезда. На экваторе Полярная звезда будет видна ровно на линии математического горизонта. Влияние атмосферы и округлость Земли позволят её увидеть чуть выше открытого горизонта в пустыне, степи или в море. Но если быть довольным точностью в ±1°, то высота Полярной звезды над горизонтом, выраженная в градусах, сообщит нам широту нашего местонахождения. Согласитесь, для морской навигации это очень удобно. Вышел ночью на палубу, измерил морским секстантом высоту Полярной звезды, и все — широту местонахождения своего корабля ты уже знаешь.

Специальные таблицы и поправки на рефракцию позволят определить широту места наблюдения по Полярной звезде еще во много раз точнее — уже не с точностью до градуса, а с точностью до одной-двух угловых минут, что соответствует паре-тройке километров. И этого вполне достаточно, чтобы найти нужный остров, даже очень небольшой.

Увы, с определением долготы Полярная звезда нам никак не поможет. Для этого есть другие методы. Но эта статья не о морской навигации.

Как-так получилось, что эта звезда оказалась столь близко к Северному полюсу мира на небесной сфере? Как давно она там?

Это в большей степени игра и воля случая. Например, близ южного полюса мира сравнимой по яркости звезды нет. В океанах и морях южного полушария до начала эры GPS с навигацией было несколько сложнее.

И даже в северном полушарии, но пару тысяч лет назад никто не водил корабли по Полярной звезде. Она тогда даже не имела такого названия.

Полярной альфа Малой медведицы называется относительно недавно. Только в эпоху Возрождения её стали именовать так — с легкой руки голландского картографа Геммы Фризуса, который в 1547 году описал её в одной из своих работ как “stella illa quae polaris dicitur”. И это к ней пристало. Хотя в те годы она была в 4 раза дальше от полюса, чем ныне.

А ранее альфа Малой медведицы именовалась у разных народов по разному. Греки называли её “Киносура” — “собачий хвост”, и видели вокруг нее вовсе не медведицу, а собаку — ту самую псинку, которая последовала на небо за своей хозяйкой — нимфой Каллисто, превращенной ревнивой Герой в Медведицу, но спасенной Зевсом и вознесенной на небеса.

Древние кельты именовали её “Корабль-звезда” — “Scip-steorra” — что-то они такое о будущем применении этого светила уже знали.

А древние арабы, давшие имена практически всем видимым небе звездам, называли Полярную “Аль-Джудей”, что переводится просто как “Отец”. Большое количество арабских названий звезд используются в астрономии и по сей день. Но древнее имя Полярной звезды оказалось вытесненным и практически забытым.

Как бы то ни было, но в античные времена, откуда дошли до нас все упомянуты астронимы Полярной звезды, это светило для навигации, ориентации на местности и близких к тому дел не использовалось. Оно было далеко от полюса.

Во времена Архимеда и Пифагора роль “полярной звезды” выполняла другая звезда — бета Малой медведицы с арабским именем “Кохаб” («Кохаб-эль-шемали» — полное название этой звезды), что, и переводится, как “Звезда севера”. А еще ранее — в эпоху строительства пирамид — актуальной в этом смысле — самой близкой к Северному полюсу Мира — была альфа Дракона — звезда по имени “Тубан”.

Разумеется, никакого Дракона тогда на звездных картах не было

Как мы теперь можем понимать, Северный полюс мира медленно дрейфует по звездной карте, перемещаясь от звезды к звезде, и делая полный круг за 26 тысяч лет. Сейчас он сближается с Полярной звездой, и ближе всего подойдет к ней в 2102 году — через 80 лет. Минимальное расстояние Полярной от Северного полюса мира составит 27 угловых минут — чуть меньше лунного диска. Сейчас же это почти градус.

С течением времени Полярная звезда перестанет быть “полярной” и уступит место гамме Цефея — через две тысячи лет. А еще 10 000 лет спустя “полярной” звездой для жителей северного полушария Земли станет ослепительная красавица Вега — альфа созвездия Лиры.

Что еще интересного можно сказать о Полярной звезде?

Эта звезда, как уже здесь упоминалось, возглавляет собой небольшое созвездие — Малую медведицу — являясь в нем альфой и самой яркой звездой. Справедливости ради надо сказать, что бета Малой медведицы — уже знакомый нам Кохаб — лишь на несколько сотых долей звездной величины слабее Полярной, и для глаза разницы не будет.

Яркость Полярной звезды сравнима с блеском звезд ковша Большой медведицы, с помощью которых обычно и находят Полярную. Если продлить отрезок, соединяющий крайние звезды ковша, пять раз, мы увидим не очень яркую звезду — всего лишь 2-й звездной величины — и это как раз будет Полярная.

Для большинства людей она ничем не выделяется на небе кроме своего положения. Астрономы, конечно нашли у этой звезды ряд особенностей и уникальных свойств.

Полярная — кратная звезда. В любительский телескоп можно (хотя и сложно) увидеть слабую (8-й звездной величины) звездочку спутник — Polaris B. Гораздо ближе к главной звезде расположен еще один компонент этой системы — Polaris Ab — он доступен лишь телескопу имени Хаббла, или сравнимому с ним по зоркости. На некотором отдалении от этой “троицы” медленно плывут рядом в том же направлении еще две звезды. Астрономы не определились до сих пор с их статусом — связаны ли эти звезды с Полярной в единую устойчивую систему, или это участники нестабильного рассеянного мини-скопления, которое со временем разлетится.

Вокруг Полярной звезды астрономы выделили некоторое количество звезд постоянной светимости — Северный полярный ряд — это звезды фотометрического стандарта. Их постоянная высота над горизонтом позволяет служить опорой для определения блеска других звезд, так как степень поглощения их света атмосферой одна и та же, если небо ясное и прозрачное, ведь высота над горизонтом не меняется.

Было время, когда Полярная входила в их число и служила образцом стабильной звезды.

Сейчас известно, что Полярная пульсирует меняя свою яркость по тому же закону, что и большинство цефеид — переменных звезд типа дельты Цефея. Но у Полярной обнаружилась странность, делающая её уникальной цефеидой. Во-первых амплитуда изменения блеска у Полярной очень небольшая — сотые доли звездной величины — поэтому её и считали стабильной, когда не было точных фотометров. Плюс к этому, и так незначительная, апмлитуда изменение блеска Полярной звезды за время её изучения уменьшилась в 4 раза, а общая яркость звезды возросла — за прошедшее столетие Полярная звезда стала ярче примерно за 0.2m, что для астрономии немало.

К чему приведет такая — происходящая на наших глазах — эволюция Полярной звезды, пока неизвестно.

Расстояние до Полярной звезды велико. По разным оценкам оно составляет от 300 до 500 световых лет (по последним данным 447 световых лет, и оно сокращается). Большой разброс связан с тем, что точно измерить расстояние методом параллакса для столь далеких светил не представляется возможным. Но в любом случае Полярная в разы дальше звезд ковша Большой медведицы, с которыми визуально она одной яркости. А значит её реальная светимость существенно выше, чем светимость звезд ковша.

Полярная звезда относится в классу сверхгигантов. Имеет бело-желтый оттенок — в чем-то близкий к солнечному, но по светимости превосходит Солнце в полторы тысячи раз, а по массе — вшестеро.

Такие звезды не живут очень долго, и через несколько миллионов лет Полярная вспыхнет сверхновой. Но до того времени у неё есть шанс еще несколько раз вновь стать путеводной звездой для жителей планеты Земля.

В завершении статьи музыкальный бонус — для тех, кто осилил весь текст. Пьеса, посвященная нимфе Каллисто, упомянутой в статье, чья собака несет в своем хвосте столь важную для нас Полярную звезду.

Композиция «Нимфа Каллисто» присутствует в моем альбоме «Звездный мост».

самая яркая звезда на небе и объект из созвездия Большой Медведицы

Полярная звезда — пожалуй, одна из самых известных звезд на небе. По популярности она уступает разве что Солнцу, а из ночных светил уж точно самая известная. Не удивительно, что многие люди считают её какой-то особенной, выделяющейся или размерами, или яркостью, и наделяют её в своём воображении различными качествами, которые ей вообще не присущи. Так Полярная звезда обрастает множеством мифов и заблуждений. И если эти заблуждения не развеять, в ситуации, когда её нужно будет найти на небе, чтобы сориентироваться, все эти мифы могут привести к ошибкам. А для заблудившегося человека в условиях дикой природы такие ошибки в ориентировании могут быть смертельно опасными.

Значит, давайте развеем все мифы о Полярной звезде.

Миф 1. Полярная звезда и Венера — одно и то же

Скорее всего этот миф связан с видимым размером Венеры: она кажется больше и ярче по сравнению с другими светилами ночного неба, видимыми с Земли. Поскольку согласно другого мифа Полярная звезда — самая яркая звезда на небе, видя Венеру, человек может подумать, что раз этот объект самый яркий, значит это — Полярная звезда.

На самом деле, Полярная звезда и Венера — это совершенно разные небесные тела. Венера — это планета солнечной системы, по размерам немного меньшая, чем Земля, а Полярная звезда — именно звезда, радиус которой в 30 раз превышает радиус нашего Солнца. Расстояние от Земли до Венеры в среднем в 37,5 миллионов раз меньше, чем расстояние до Полярной звезды (в среднем — потому что расстояние до Венеры значительно меняется из-за движения планет по орбитам, но минимальная разница составляет 15 млн раз). Главное же: на небе эти два светила располагаются в разных местах и обычно хорошо видны. Если уметь находить Полярную звезду и знать, где в конкретной местности в конкретное время года на небе находится Венера, обе их можно найти и убедиться, что это два разных небесных тела.

Ситуация, которую на территории западной части России можно наблюдать зимой — над горизонтом видны одновременно и Венера, и Киносура

На заметку

Чуть реже это заблуждение встречается в другой формулировке: Полярная звезда — это планета. Это тоже миф: Полярная звезда — это именно звезда. Более того, современные исследования показывают, что это целая система из трех звезд, которые сегодня даже удалось сфотографировать с помощью мощных телескопов. Поэтому планетой называть её совершенно неправильно.

Снимок Полярной звезды в телескоп: видны две звезды-компаньона, которые для невооруженного глаза сливаются в одну.

Факт: Полярная звезда и Венера — это не одно и то же, а совершенно разные небесные объекты.

И раз уж мы заговорили про яркость, вспомним про другой расхожий миф…

Миф 2. Полярная звезда — самая яркая звезда на небе

Полярная звезда далеко не самая яркая на ночном небе. Самой яркой звездой в видимом спектре является Сириус из созвездия Большого Пса, ещё несколько звезд на ночном небе более яркие, чем Полярная, что нередко приводит к ошибкам в ориентировании у новичков: они идут на самую яркую звезду, считая её Полярной, и отклоняются от северного направления.

Кстати, отсюда «растут ноги» у другого мифа: Сириус — это и есть Полярная звезда. Это тоже грубая ошибка: никакого отношения Сириус к поляриссиме не имеет. Сириус находится в созвездии Большого Пса, Полярная звезда — в созвездии Малой Медведицы, причем расстояние между этими звездами всегда значительное. Сириус не является Полярной звездой, никогда ею не был и не будет.

Тоже типичная зимняя картина звездного неба с Киносурой и Сириусом

Название истинной северной Полярной звезды — Киносура.

На заметку

По той же причине распространено (пусть и в меньшей степени) заблуждение о том, что Вега — это Полярная звезда. Вега также относится к ярким звездам, яркость её больше, чем яркость Полярной. Тем не менее, это совершенно иное светило, не имеющее никакого отношения к Киносуре.

Факт: Полярная звезда — не самая яркая на ночном небе. Яркость многих звезд значительно большая, и поэтому искать самую яркую звезду, чтобы сориентироваться, опасно из-за вероятности ошибки.

И снова из одного мифа вытекает следующий: раз уж было сказано про созвездия, вспомним и расхожее заблуждение про расположение Полярной звезды.

Миф 3. Полярная звезда находится в созвездии Большой Медведицы

Полярная звезда находится в созвездии Малой Медведицы, но из-за слабой яркости других звезд в этом созвездии во многих случаях (особенно в населенных пунктах) кроме самой Полярной звезды ни одна из остальных звезд этого созвездия не видна. В то же время рядом с ней находится хорошо заметное и узнаваемое созвездие Большой Медведицы с несколькими яркими светилами. За счет этого, кстати, именно по созвездию Большой Медведицы Киносуру чаще всего находят на небе. Не удивительно, что не углубляясь в детали, многие люди склонны причислять Полярную звезду именно к Большой Медведице. На самом деле это ошибка: Полярная звезда — это самая яркая звезда (альфа) в созвездии Малой Медведицы.

Факт: Полярная звезда находится в созвездии Малой Медведицы, а Большая Медведица лишь используется для её нахождения.

Миф 4. Полярная звезда видна из любой точки планеты

Полярная звезда видна только из северного полушария, если этому не мешают метеоусловия, рельеф местности и другие факторы, причем в северном полушарии её можно увидеть практически из любого места с открытым звездным небом. Из южного полушария северная поляриссима видна только вблизи экватора (до 85 км), либо в отражении в атмосфере из-за явления рефракции, либо при подъеме в горы или из самолета. На остальной территории Южного полушария она не видна.

Положение Полярной звезды над горизонтом на северной широте 4 градусов (Африка). Даже тут звезда едва выходит над горизонтом, несмотря на то, что это уже северное полушарие.

Этот миф связан с тем, что исторически сложилось так, что Полярную звезду рассматривали в качестве основного путеводного, навигационного небесного тела. Человек, плохо разбирающийся в вопросе, может решить, что в качестве такой путеводной звезды с древних времен люди могли использовать только светило, которое было бы видно отовсюду.

Действительно, в древнем мире, где Полярная звезда уже приобрела статус главного навигационного светила, она была видна отовсюду, как минимум потому, что древние развитые цивилизации были сконцентрированы именно в северном полушарии и люди здесь видели её всегда. А последующее открытие земель южнее экватора, где Киносура скрывается за горизонтом, уже не смогло изменить отношения к ней.

Факт: Полярная звезда видна из любой точки северного полушария планеты. На южной половине планеты она не видна.

Миф 5. Полярная звезда указывает на юг

Полярная звезда из созвездия Малой Медведицы указывает на север. В южном полушарии строго на юг указывает своя поляриссима — Сигма созвездия Октанта, однако она по яркости сильно уступает Киносуре, поэтому редко используется в навигации и не столь популярна. Собственно, даже Полярной звездой она называется редко. Если речь идёт о Полярной звезде, то обычно имеется в виду Северная поляриссима, которая указывает строго на север.

На заметку

Вообще некорректно говорить о том, что та или иная звезда находится на юге или на севере. Юг и север — это направления, оперирование которые актуально лишь на планете Земля. Любые небесные тела находятся за пределами Земли, причем очень далеко от неё, и говорить, например, что Полярная звезда находится на юге — то же самое, что, скажем, жуку выяснять, на какой стороне дерева находится пляж.

Факт: Самая известная Полярная звезда указывает на север. Поляриссима в южном полушарии указывает на юг, но её значительно реже называют Южной Полярной звездой.

Автор: Максим Чечетов

Узнайте также:

• 6 способов найти Полярную звезду на звездном небе

Звезды

    Звезды видны на ночном небе как
точечные светящиеся объекты. Основными характеристиками звезд являются масса,
химический состав вещества звезды и её возраст. Массы звезд находятся в
интервале от 0.08 до 100 масс Солнца.
    Звезда − это горячий газовый шар,
разогреваемый за счет ядерной энергии и удерживаемый силами гравитации. Основную
информацию о звездах дает испускаемый ими свет и электромагнитное излучение в
других областях спектра. Светимость звезды − полная энергия, испускаемая звездой
в единицу времени. Светимость звезды может быть вычислена по энергии,
достигающей Земли, если известно расстояние до звезды. Звезды должны изменяться
со временем, так как они излучают энергию в окружающее пространство. Во
Вселенной постоянно рождаются новые и умирают старые звезды. Информация о
звездной эволюции может быть получена из диаграммы Герцшпрунга-Рассела,
представляющей собой зависимость светимости звезды от температуры её поверхности
(рис. 22). Звезды излучает энергию, вырабатываемую в её глубинных слоях. По мере
движения к периферии звезды длина волны излучения увеличивается. Время
достижения фотоном из центра звезды её поверхности может исчисляться десятками и
сотнями тысяч лет.

 
Pис. 22. Диаграмма
Герцшпрунга-Рассела. Линия показывает начальные положения звезд с различными
массами на главной последовательности.

    На диаграмме Герцшпрунга-Рассела звезды распределены неравномерно. Около 90%
звезд сконцентрировано в узкой полосе, пересекающей диаграмму по диагонали. Эту
полосу называют главной последовательностью. Её верхний конец расположен
в области ярких голубых звезд. Различие в заселенности звезд, находящихся на
главной последовательности и областей, примыкающих к главной последовательности,
составляет несколько порядков величины. Причина в том, что на главной
последовательности находятся звезды на стадии горения водорода, которая
составляет основную часть времени жизни звезды. Солнце находится на главной
последовательности. Его положение указано на рис. 22.
    Следующие по населенности области после главной последовательности − белые
карлики, красные гиганты и красные сверхгиганты. Красные гиганты и сверхгиганты − это в основном звезды на стадии горения гелия и более тяжелых ядер.
    В левой нижней части диаграммы (рис. 22) − вторая по численности группа звезд
− белые карлики. В правом верхнем углу диаграммы группируются звезды с высокой
светимостью, но низкой температурой поверхности − красные гиганты и
сверхгиганты. Этот тип звезд встречается реже. Названия “гиганты” и “карлики”
связаны с размерами звезд. Белые карлики не подчиняются зависимости
масса-светимость, характерной для звезд главной последовательности. При одной и
той же массе они имеют значительно меньшую светимость, чем звезды главной
последовательности.
    Звезда находится на главной последовательности на определенном этапе эволюции
и становится гигантом или белым карликом на другом. Большинство звезд находится
на главной последовательности потому, что это наиболее длительная по времени
фаза эволюции звезды.
    В таблице 12 приведены основные характеристики Солнца.
Пределы изменения таких характеристик звезд как масса (M), светимость (L),
радиус (R) и температура поверхности (T) даны в таблице 13.

Таблица 12

Основные характеристики Солнца

    Солнечный ветер − непрерывный поток плазмы солнечной
короны в межпланетное пространство. Солнечный ветер в основном составляют
протоны и электроны и немного ядер ⁴He. За год в результате
солнечного ветра Солнце теряет 2·10^-14 своей массы.

Рис. 23. Солнечный ветер.

 Таблица 13

Пределы изменения характеристик различных звезд

Рис. 24. Соотношение масса-светимость

    Для звезд главной
последовательности зависимость масса-светимость показана на рис. 24 и имеет вид
L ~ Mⁿ, где
n = 1.6 для звезд малой
массы (M ≤ M) и
n = 5.4 для звезд большой
массы (M ≥ M). Это
означает, что перемещение вдоль главной последовательности от звезд меньшей
массы к звездам большей массы приводит к увеличению их светимости.
    Измеряя длину волны в максимуме излучения черного тела,
можно определить его температуру. Черное тело с температурой 3 К имеет максимум
спектрального распределения на частоте 3·10¹¹ Гц. Черное тело с температурой 6000 К
излучает зеленый свет. Температуре 10⁶ К
соответствует излучение в рентгеновском диапазоне. В таблице 14 приведены
интервалы длин волн, соответствующие различным цветам, наблюдаемым в оптическом
диапазоне.

Таблица 14

Цвет и длина волны

    Температура поверхности
звезды рассчитывается по спектральному распределению излучения.
    Классификация спектрального класса
звезд приведена в таблице 15. Каждая буква
характеризует звезды определенного класса. Звезды класса O самые горячие, класса
N — самые холодные. В звезде класса O видны в основном спектральные линии
ионизованного гелия. Солнце принадлежит к классу G, для которого характерны
линии ионизованного кальция.

Таблица 15

Спектральные классы звезд

    Ближайшая к нас звезда −
Солнце. Расстояние от Земли до Солнца ≈
150 млн. км. Излучение Солнца − источник жизни на Земле. Вокруг Солнца
обращаются другие планеты и их спутники, астероиды, метеориты, космическая пыль.

    Масса Солнца составляет 99.87% всей массы Солнечной
системы. Остальные 0.13% массы вещества приходятся на 8 больших планет Солнечной
системы (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), несколько
десятков спутников планет, астероиды (~10⁵ объектов), кометы (~10¹¹ объектов) и гигантское
количество более мелких объектов. Согласно оценкам на расстоянии между 30–50
астрономических единиц находится не менее 70 тыс. объектов, имеющих размеры от
100 до 400 км. Все эти объекты объединены в единую систему гравитационным
притяжением Солнца. Основная масса вещества Солнечной системы сосредоточена в
Солнце, однако 98% момента количества движения приходится на долю планет.
Интересная особенность Солнечной системы состоит в том, что все планеты
обращаются в одном направлении, совпадающем с направлением вращения Солнца. В
том же направлении вращаются вокруг своих осей все планеты, за исключением
Венеры и Урана, оси вращения которых противоположны солнечной.

 Солнечная система

Планета	Среднее расстояние от Солнца, а.е.	Период обращения	Период вращения	Плотность, г/см2	Диаметр, км	Масса, кг	Кол-во спутников	Температура
Меркурий	0.387	88 сут	58.6 сут	5.44	4878	3.3·1023	0	350
Венера	0. 72	224.7 сут	243 сут	5.5	12104	4.9·1024	0	480
Земля	1.00	365.24 сут	24 час	5.52	12756.3	6·1024	1	22
Марс	1.52	687 сут	24.5 час	3.95	6780	6.4·1023	2	-23
Юпитер	5.2	11.9 лет	10 час	1. 33	142600	1.9·1027	16	-150
Сатурн	9.54	29.5 лет	10.2 час	0.68	120600	5.7·1026	30	-180
Уран	19.18	84 года	17 час	1.26	51200	8.7·1025	15	-215
Нептун	30.06	164.8 лет	17.8 час	1.67	49500	1. 03·1026	6	-217

    Одним из существенных моментов в понимании эволюции
Вселенной является представление о распределении образующихся звезд по массам.
Изучая наблюдаемое распределение звезд по массам и учитывая время жизни звезд
различной массы, можно получить распределение звезд по массам в момент рождения.
Установлено, что вероятность рождения звезды данной массы F(M),
приближенно, обратно пропорциональна квадрату массы (функция Солпитера):

F(M) ~ M^-7/3.

    Однако это лишь общая закономерность. В некоторых
областях наблюдается дефицит массивных звезд. В областях, где много молодых
звезд, звезд малой массы меньше. Считается, что первые звезды были в основном
яркими, массивными и короткоживущими.
    Функция масс должна обрываться на нижнем конце в районе
масс ~ (0.1–0.025)M. Используя в качестве нижней оценки два
значения масс M ~ 0.1M и 0. 025M, можно получить относительную массу звезд,
имеющих массы больше 5M:

и долю массы
звезд, имеющих массу меньше солнечной,

    Рождение звезды.
Согласно современным представлениям образование звезд
происходит из облака газа и пыли. Однородно распределенное вещество в
пространстве неустойчиво и может собираться в сгустки под действием сил
тяготения. Небольшие, случайно образовавшиеся сгустки плотности растут из-за
гравитационной неустойчивости. Чтобы образовалась звезда, необходимо сжатие
некоторой области газопылевого облака до такой стадии, пока она не станет
достаточно плотной и горячей. В процессе такой концентрации вещества происходит
увеличение температуры и давления. Возникают условия для появления звезды. По
мере того, как происходит сжатие вещества, из которого образуется звезда,
повышается её температура. Излучение и увеличивающаяся кинетическая энергия
атомов и молекул газа и пыли создают давление, препятствующее сжатию
газопылевого облака. Температура и давление максимальны в центре облака и
минимальны на периферии. Средняя температура звезды возрастает тем быстрее, чем
быстрее она излучает энергию и сжимается. Гравитационная энергия высвобождается
со скоростью, которая не только восполняет потерю энергии с поверхности звезды,
но и нагревает звезду.

     Теорема о вириале.
Средняя кинетическая энергия материальной точки,
совершающей пространственно ограниченное движение под действием сил притяжения,
подчиняющихся закону обратных квадратов, равна половине её средней потенциальной
энергии с обратным знаком.

    Движение материальной точки в поле
центральных сил, описываемых потенциалом

U(r) = C/r,

где C − константа. В нерелятивистском случае
уравнение движения имеет вид:

 Умножая обе части уравнения (1) скалярно на  ,
получаем:

Усредняя по большому интервалу времени

и учитывая, что
, получаем:

Для системы материальных точек имеем:

    Согласно теореме о вириале у звезды,
находящейся в термодинамическом равновесии,
средняя тепловая энергия и средняя
гравитационная энергия связаны соотношением:

    Полная энергия звезды дается
выражением:

    Это означает, что теплоемкость
звезды является отрицательной величиной: потери
энергии на излучение не охлаждают звезду, а,
наоборот, нагревают. Действительно, пусть звезда
в результате излучения потеряла энергию E, тогда её тепловая
энергия изменится от
_тепл =  — E до
_тепл = — (E — ΔE) = — E + ΔE, т.е. увеличится, что
и приводит к увеличению температуры звезды.
    В образующейся звезде возможны два способа переноса тепла из
более горячей центральной области к более холодной периферии. Первый способ − конвекция, в процессе которой горячие частицы пыли и газа перемещаются
из более нагретой центральной области на периферию. Второй способ − излучение. В
этом случае тепло переносится фотонами.

 Гравитационная энергия

    Рассмотрим два состояния вещества с полной массой M.
Состояние I − это состояние, когда вся масса сконцентрирована внутри шара
радиуса R. Состояние II − состояние, когда всё вещество разнесено на
бесконечность. Чтобы перейти от состояния I к состоянию II необходимо затратить
энергию.

 Гравитационная энергия однородного шара

    Масса шара M распределена однородно с плотностью ρ внутри шара радиуса
R 

При удалении слоя толщиной dr, расположенного на расстоянии
r от центра шара,
затрачивается энергия равная энергии этого шарового слоя в гравитационном поле,
создаваемом внутренними слоями

Интегрируя по всему объему шара, получим

Учитывая соотношение (8), получим

E_гр − энергия гравитационного поля,
обусловленная гравитационным притяжением, составляющих шар элементов массы.

 − гравитационная постоянная.

Величина R = GM/c² называется гравитационным
радиусом.

В качестве нулевого уровня отсчета энергии выбирается
состояние II. Поэтому гравитационная потенциальная энергия должна быть
отрицательной. Величина полной гравитационной энергии, освобождаемой при сжатии
звезды, по порядку величины равна

   
Для типичных астрономических объектов величины
гравитационной энергии даны в табл. 16.

Таблица 16

Гравитационная энергия типичных
астрономических объектов

   
Звезда медленно сжимается и излучает энергию во внешнее
пространство.
Если светимость звезды L, то за счет
гравитационного сжатия звезда может излучать в течение времени

Для Солнца энергия E_гравит, которую
оно излучило, сжимаясь до настоящего состояния (R =7·10¹⁰ см, M =2·10³³ г):

    В настоящее время светимость Солнца
L ~ 4·10²³ эрг/с. Считая её постоянной, можно оценить
время излучения Солнца за счет гравитационного сжатия:

    Это означает, что если бы высвобождающаяся за счет
гравитационного сжатия энергия была единственным источником энергии Солнца, то
время существования Солнца исчислялось бы десятками млн. лет, что противоречит
данным геологии. Палеонтологические данные указывают на наличие на Земле
примитивных форм жизни по крайней мере 3 млрд. лет назад. Следовательно, должен
существовать другой механизм выделения энергии в звездах. Таким механизмом
является синтез легких ядер. Звезда приобретает стабильные размеры и светимость,
которые для звезды массы Солнца не изменяются в течение миллиардов лет, пока
происходят реакция горения водорода

4p → ⁴He + 2e⁺
+ 2ν_e + 24.68 МэВ.

   
Температура в центре звезды обычно составляет десятки
миллионов градусов. Температура поверхности звезды составляет несколько тысяч
градусов.

Звёздные величины

Валерия Сирота
«Квантик» №11, 2020

«Звезда первой величины» — так часто говорят про человека всем известного, знаменитого, яркого. Но у астрономов звёзды первой величины — не самые яркие. На небе найдётся дюжина звёзд поярче. Какой же тогда они величины? Нулевой и минус первой.

Звёздная величина — мера яркости звёзд на нашем небе. Чем звезда ярче, тем её величина меньше: самая яркая звезда, Сириус, имеет звёздную величину −1,5, а самые слабые звёзды, которые различает невооружённым глазом человек с нормальным зрением, — шестой звёздной величины. Правда, в хорошие ясные ночи зоркие люди могут разглядеть и гораздо более тусклые звёзды — восьмой величины. Для краткости вместо слов «звёздная величина» астрономы приписывают сверху индекс m, например: звезда Вега (ярчайшая звезда созвездия Лиры) 0^m, Полярная звезда 2^m. Планеты бывают ярче самых ярких звёзд — например, Венера или Юпитер могут быть −3^m или даже −4^m. Есть много слабых звёзд, которых мы не видим. В простенький телескоп видны звёзды до 10^m.

Любители астрономии знают наизусть звёздные величины нескольких известных звёзд (а то и нескольких десятков) и определяют «на глаз» яркость любой другой звезды сравнением с ними. Когда на темнеющем вечернем небе появляется несколько (5–10) звёзд — это, скорее всего, звёзды нулевой и первой величины; когда звёзд становится много, вы можете найти «ковш» Большой Медведицы и похожий на букву W силуэт Кассиопеи — почти все звёзды в этих астеризмах (конфигурациях) 2^m, а самые слабые 3^m. Четвёртая величина — часто предел видимости в городе или при небольшой дымке. А уж если виден Млечный Путь и всё усыпано звёздами — вы наверняка (если зрение хорошее) видите звёзды до 6^m.

Вот так же определяли звёздные величины древние греки, которые и придумали их больше двух тысячелетий назад. Почему придумали именно так? Для глаза распределение яркости по звёздным величинам представляется равномерным: звезда 2^m выглядит настолько же ярче, чем 3^m, насколько 3^m ярче, чем 4^m, и т. д. Замечательно, что с тех пор люди изобрели точные приборы, научились измерять количество энергии (можно сказать — прямо число фотонов за секунду¹), приходящее от каждой звезды, — а древнее определение осталось в силе! Разве что добавили дробные величины, и теперь астрономы могут отличить яркость звезды 3,1^m от 3,2^m. Но даже с этим многие любители справляются. Получается, человеческий глаз — такой совершенный прибор?

Но всё ещё удивительнее. Когда научились измерять яркость приборами, оказалось, что соседние звёздные величины отличаются друг от друга не на одно и то же число (фотонов в секунду на квадратный сантиметр, например), а ровно в одно и то же число раз! Это число примерно равно 2,5: звезда 1^m в 2,5 раза ярче, чем звезда 2^m, и в 2,5 раза тусклее, чем звезда 0^m.

На самом деле «волшебное число» для перехода от одной звёздной величины к другой — не 2,5, а примерно 2,512. Почему такое странное число? Потому, что тогда разница в 5 звёздных величин оказывается разницей ровно в 100 раз: 100 ≈ 2,512⁵. Так удобнее считать, когда разница в яркости очень большая. Но для маленьких «разниц» вы можете использовать 2,5. И даже не считать точно, а прикидывать — оценивать.

Почему же глаз устроен так странно, что вдвое более яркие и вдвое более слабые объекты кажутся ему «одинаково удалёнными» по яркости? Ведь, например, каждому ясно, что 2 «ближе» к 1, чем к 4. А с яркостью не так: на рисунке яркость звёзд разных величин символически изображена отрезком соответствующей длины. А рядом — отрезки, соответствующие звёздным величинам, то есть тому, как мы воспринимаем эти яркости (точнее, разницу между ними). Это как если бы следующим делением линейки после 1 см у нас вместо 2 см стоял бы 1 м, и мы про все отрезки, что больше 10 см, говорили бы: «Это примерно метр!». А ещё следующим делением — после метра — было бы уже 100 м. Странная какая-то линейка…

Такая линейка, или шкала (не обязательно отсчитывать именно расстояния), на которой каждое следующее деление в определённое число раз больше предыдущего, называется логарифмической. А зрение наше устроено логарифмически вот зачем: такое восприятие позволяет перекрыть огромный диапазон яркостей. Мы можем разглядывать — без риска для глаза — чудовищно различающиеся по яркости вещи. Во сколько там раз полная Луна ярче звезды 6^m? А теперь, если минимальный размер, который вы можете отмерить руками, это примерно миллиметр — сможете ли вы отмерить руками (или даже ногами, но не используя никакие приборы) во столько раз большее расстояние? И ведь полная Луна — совсем ещё не предел максимальной доступной глазу яркости. ..

Такое восприятие немного похоже на то, как мы смотрим на уходящие вдаль рельсы. На ближайшей шпале мы можем разглядеть каждую трещину, каждую растущую возле неё травинку. Следующие несколько шпал нам тоже хорошо видны, но уже гораздо менее подробно, и разобраться, которая там из них восьмая, а которая — девятая, уже не так легко. А вдали шпалы и вовсе сливаются: не то чтобы нам их не видно, и, скажем, человека мы разглядим и с большого расстояния, но вот на какой он шпале стоит — на двухсотой или трёхсотой — нам уже непонятно, да и неважно, всё равно далеко. Так же устроена логарифмическая шкала: разница между 1 м и 1 м 20 см в ней гораздо больше, чем между 100 м и 101 м. Маленькую разницу между слабыми источниками света глаз замечает лучше, чем даже в 10 раз большую разницу между очень яркими.

Не только зрение, но и слух у нас устроен логарифмически. Громкость звука принято измерять децибелами: 20 дБ — шёпот, 120 дБ — такой громкий звук, что прямо больно становится². Так вот, если один звук громче другого на 10 дБ — это значит, что энергия первого звука ровно в 10 раз больше энергии второго! А сила, с которой этот звук давит на барабанную перепонку, больше в 3 с небольшим раза. И восприятие высоты звука тоже логарифмическое: выше на октаву — значит, частота звука больше в 2 раза.

В завершение заметим: более яркая звезда на нашем небе — не обязательно более яркая «в действительности». Может, она просто ближе. Вот ведь Солнце — вообще-то очень заурядная жёлтая звёздочка, совсем не яркая, а во сколько раз оно для нас ярче других! И Сириус, и Вега — хоть и яркие на самом деле, но не так уж выделяются. Самая «на самом деле яркая» из ярких звёзд нашего неба — Денеб (хвост) из созвездия Лебедя. Если бы они все были на одинаковом расстоянии от нас, Денеб был бы в 8300 раз ярче Сириуса и почти в 200 000 раз ярче Солнца! А самая яркая из известных звёзд ещё в 50 раз ярче. Правда, с Земли её без сильного телескопа вообще не разглядеть — очень уж далеко. «Настоящая яркость» звёзд называется светимостью, или — если пользоваться логарифмической шкалой — абсолютной звёздной величиной. Абсолютная — это звёздная величина, которая была бы у звезды, если бы она была от нас на расстоянии 10 парсек (примерно 32,5 световых года). Вега, например, к нам чуть ближе этого расстояния (до неё 25 световых лет), поэтому её абсолютная звёздная величина немножко больше видимой. Солнце с расстояния в 10 парсек выглядело бы всего лишь как звезда 5^m. А у многих звёзд абсолютная звёздная величина меньше видимой.

Можно ли, глядя на звезду, догадаться, яркая ли она на самом деле или просто близкая? Вообще-то нет. Но есть «подсказки». Это — цвет звезды: если она белая или голубая, значит — уж точно довольно яркая, хотя и не определить на глаз, просто яркая или чудовищно яркая. А если жёлтая — значит, на самом деле не очень-то яркая, скорее всего, похожа на наше Солнце. Вот с красными сложнее — они могут оказаться и совсем тусклыми, и ужасно яркими. Но про это — как-нибудь в другой раз. А пока — две довольно сложные задачки напоследок.

Художник Алексей Вайнер

Ответы

1. В 2,5 · 2,5 = 6,25 раз; в 2,5 · 2,5 · 2,5 ≈ 15,6 раз.

2. 0,5^m − (−1,5^m) = 2^m; разница опять в 2,5 · 2,5 = 6,25 раз.

3. 0,5^m во столько же раз ярче 1^m, во сколько слабее 0^m. Поэтому они отличаются в такое число x раз, что x · x = 2,5; x = \( \sqrt{\text{2,5}} \) ≈ 1,6 раз.

4. Разница −12,7^m − (−26,7^m) = 14^m; 14 = 5 + 5+ 5 − 1. Значит, отличие в 100 · 100 · 100 : 2,5 = 400 000 раз.

5. Разница 27^m − 6^m = 21^m, 21 = 4 · 5 + 1; отличие в 100 · 100 · 100 · 100 · 2,5 = 250 млн раз.

6. 1000 = 10 · 10 · 10, поэтому громкость отличается на 3 · 10 = 30 дБ. Миллион — это 6 перемноженных десяток, каждое умножение на 10 соответствует изменению громкости на 10 дБ, поэтому разница 6 · 10 = 60 дБ. Это разница между тихим шёпотом и звуком проезжающего мимо грузовика.

7. Свет: 5^m − (−12,7^m) = 17,7^m от слабой звезды до Луны, перепад между самым ярким и самым слабым 5 · 100 · 100 · 100 · 100 : (2,5 · 2,5) ≈ 100 млн раз. Звук: 120 дБ = 12 · 10 дБ, перепад 10¹² = 1 миллион миллионов раз. Выходит, у уха диапазон больше, чем у глаза. (Мы считали, что глаз адаптирован к ночному пейзажу.)

8. Площадь объектива увеличилась в 4 раза. Количество улавливаемого телескопом света возросло в 4 раза ≈ 2,5 · \( \sqrt{\text{2,5}} \), то есть на полторы звёздных величины, до 11,5^m. Различие на 5^m — это в 100 раз. Чтобы в 100 раз увеличить площадь, нужно взять диаметр в 10 раз больше.

9. Энергия, излучаемая звездой каждую секунду, распределяется равномерно во всех направлениях. Окружим каждую звезду воображаемой сферой с радиусом, равным расстоянию от неё до нас. Радиус сферы вокруг А окажется в 2 раза больше, чем вокруг В, а площадь сферы — в 4 раза больше. Одинаковая энергия излучения «размазывается» на большую площадь, и на каждый кусочек (например, 1 см²) сферы A попадёт в 4 раза меньше энергии, чем на такой же кусочек сферы В. Значит, звезда А для нас светит в 4 раза слабее, чем В. Это примерно 1,5^m.

Разница 10^m — это в 100 · 100 = 10⁴ раз. Значит, звезда в \( \sqrt{10000} \) = 100 раз дальше.

¹ Подсчитывать энергию и число фотонов — на самом деле совсем не одно и то же, так как фотоны «разных цветов» несут разную энергию. Но здесь мы эти подробности обсуждать не будем.

² Про шкалу громкости звуков читайте в статье А. Щетникова «Что такое децибел» в «Квантике» № 3 за 2016 год.

различия звезд – Российский учебник

Спустя сотни лет в записях китайских и арабских астрономов от 1054 года также встречаются упоминания о появлении яркой звезды на небосводе, свет которой и днем и ночью в течение трех недель удивлял наблюдателей.

Но древние люди, наблюдая за ярким свечением, даже предположить не могли, что яркая вспышка на небе – это не рождение новой звезды, а смерть старого, отжившего свой век, небесного тела, в котором прекратились термоядерные реакции и под влиянием собственных гравитационных сил произошел большой взрыв, который был виден за десятки световых лет. Для систем,находящихся поблизости, это катастрофа, несущая гибель в радиусе 50 световых лет. Ведь энергия взрыва достигает 1046 Дж, а температура сверхновых звезд – 100 миллиардов градусов!

Отличия новой и сверхновой

Древние наблюдатели не задумывались о том, что яркое небесное тело на небосклоне может быть итогом разных процессов. Священный трепет и невозможность заметить разницу без специального оборудования не позволяли постичь это знание. И лишь с появлением телескопов различия были обнаружены. Оказалось, что то, что мы называем новой или сверхновой звездой – это не сама звезда, а всего лишь ее взрыв.

И хотя названия похожи, процессы, происходящие при этих астрономических явлениях, имеют довольно значительные отличия.

Чтобы лучше понять, что же происходит на бескрайних просторах Вселенной, вспомним начала астрономии по учебнику «Астрономия. 10-11 классы» под редакцией Воронцова-Вельяминова.

Вспышка сверхновой звезды

Во время жизни огненного светила происходит непримиримая борьба между разнонаправленными силами. К центру звездной массы сжимает звезду изо всех сил гравитация, стараясь превратить огненный огромный шар в футбольный мячик. Термоядерные реакции, кипящие в толще звездных масс и на поверхности, стараются разорвать светило на мелкие кусочки.

В толще юной звезды запасы водорода огромны, и благодаря постоянно протекающим реакциям образования гелия из атомов водорода, силы гравитации и термоядерных реакций находятся в относительном равновесии.

Но ничто не вечно, и за пару-тройку миллиардов лет запасы водорода истощаются и некогда активная звезда стареет. Ядро становится комком раскаленного гелия, по краям которого выгорает водород. В предсмертных конвульсиях догорают последние запасы водорода и вот уже небесное светило не в силах противостоять собственной гравитации.

Звезда сжимается и уменьшается в несколько сотен тысяч раз. И единовременно практически весь запас звездной энергии высвобождается наружу. Последний вздох умирающей звезды – яркая вспышка взрыва , что в летописях и трактатах наблюдатели-астрономы описывают как рождение сверхновой.

Взрыв неимоверной мощи по яркости превосходит светимость целой галактики, а тяжелые элементы космический ветер разносит по межзвездному пространству. Из остатков звезды образуются новые планеты в звездных системах, расположенных в сотнях световых лет от места, где произошла космическая трагедия.

Железо, алюминий и другие металлы на нашей планете – и есть остатки некогда погибшей сверхновой звезды. После взрыва звезда превращается в нейтронную звезду или черную дыру, в зависимости от ее первоначальной массы. Процессы, происходящие на поверхности звезды, описаны на странице 168 «Астрономия. 10-11 классы» под редакцией Воронцова-Вельяминова.

В зависимости от типа погибшей звезды выделяют:

• сверхновые I типа, когда взрыв происходит с белым карликом массой до 1. 4 солнечной;
• сверхновые II типа с исходной массивной звездой в 8-15 раз больше Солнца.

При взрыве сверхновой звезда погибает навсегда, превращаясь либо в черную дыру, либо в нейтронную звезду.

Взрыв новой звезды

Взрыв новой – зрелище не менее впечатляющее (ведь светимость ничем не примечательного небесного тела увеличивается от 50 тысяч до 100 тысяч раз), но более частое. Обычно это происходит в системе из двух звезд, в которой одна планета значительно старше и в своем возрасте находится на главной последовательности или перешла в стадию красного гиганта и уже успела заполнить свою полость Роша, а вторая звезда – белый карлик. В результате тесного взаимодействия на белый карлик от гигантской соседки через окрестности точки Лагранжа L1 перетекает газ, содержащий до 90% водорода.

Изображение с сайта NASA

Полученное карликом вещество формирует вокруг меньшей звезды аккреционный диск. Скорость аккреции на белый карлик – постоянная величина, и, зная параметры звезды-компаньона и отношение масс звёзд-компонентов двойной системы, это значение можно рассчитать.

Но жадность еще никого до добра не доводила, и когда водорода вокруг белого карлика становится в избытке, происходит взрыв невероятной силы, а если масса белого карлика достигает 1.4 солнечной, происходит необратимый взрыв сверхновой.

Если подвести итог сказанному выше, новой звездой называют взрыв в результате термоядерных реакций на поверхности небольшой плотной звезды. А в результате взрыва сверхновой происходит сжатие ядра огромной звезды, по своей массе в десятки раз больше чем Солнце, с полным уничтожением окружающих звезду слоев.

И, как иногда шутят астрономы, «Мне не дано знать, был ли распят Христос за меня, но я точно уверен, что мое тело создано из остатков сотен звезд».

Что ещё почитать?

«Открылась бездна звезд полна»: наблюдаем космические объекты

Методическая помощь учителю астрономии

5 новых удивительных открытий, связанных с черными дырами

Расстояние до звезд

Известные в истории сверхновые

Крабовидная туманность, которую с помощью космических телескопов мы можем наблюдать на потрясающих воображение снимках космоса, и есть та самая таинственная сверхновая, которую описывали наблюдатели в арабских странах и Китае в 1054 году.

Image by skeeze from Pixabay

Но такое везение выпало не только на долю древних астрономов.

В феврале 1987 года астрономы зафиксировали яркую вспышку в Большом Магеллановом Облаке – галактике, расположенной всего в 168 тысячах световых лет от Солнечной системы. Поскольку это была первая сверхновая, которую зафиксировали в 1987 году, она получила название – SN 1987A.

Любителям астрономии в южном полушарии повезло. Несколько недель яркое небесное тело с блеском 4-звездной величины было доступно для наблюдения невооруженным глазом.

Это была первая сверхновая на таком близком расстоянии, которая взорвалась после изобретения телескопа. И благодаря современному оборудованию ученые смогли изучить фотометрические и спектральные характеристики, и вот уже более тридцати лет астрономы наблюдают за превращением сверхновой в расширяющуюся газовую туманность.

Рождение сверхновой звезды

Современные ученые официально предсказывают, что в 2022 году невооруженным взглядом астрономы Земли смогут наблюдать за ярчайшим взрывом сверхновой. На расстоянии 1800 световых лет от нашей голубой планеты, в созвездии Лебедя, катастрофа настигнет тесную двойную систему KIC 9832227.

Пожалуй, это будет первый в истории эпизод, когда ученые-астрономы будут наблюдать, прильнув к окулярам телескопов, за катастрофой во всеоружии, однако не в силах ее предупредить. Яркая вспышка сверхновой будет видна на небе в созвездии Лебедя и Северного креста.

Методические советы

Воспользуйтесь интерактивным приложением для атласа по астрономии, чтобы закрепить теорию на практике и с пользой провести остаток урока.

#ADVERTISING_INSERT#

Как стать звездой

В астрономических новостях часто встречаются красные гиганты, коричневые карлики, голубые супергиганты или черные дыры. Редко кто отправляется разбираться с этими понятиями в энциклопедию, да и там не всегда можно найти ясную картину взаимоотношений внутри этого «астрономического зоопарка». Однако же эти взаимоотношения исключительно тесные, стоит один раз с ними разобраться и картина Вселенной станет гораздо яснее. Мы подготовили небольшой ликбез, который поможет сориентироваться во всем этом разнообразии.

Звезда — удивительная вещь. Ее судьба почти полностью определяется одним-единственным параметром: массой. Сложно назвать другие подобные объекты. Представьте, что вы узнали о существовании планеты массой в десять земных. Что вы о такой планете знаете? Какова температура ее поверхности? Есть ли там вода? Атмосфера? Жизнь? Ни на один из этих вопросов ответить нельзя. 

А со звездой все наоборот. Если это изолированная звезда известной массы, то вы точно знаете — каков будет ее размер в любом возрасте, какова будет температура в ее ядре и на поверхности, какие реакциии будут там протекать. Мало того, вы сможете точно предсказать, когда эта звезда погибнет и как это произойдет. Помимо прочего из этого следует, что все звездные разновидности, группы, классы, типы, весь «звездный зоопарк» — это всего лишь точки на диаграмме, связывающей массу и возраст. И ученые могут по положению этой точки заранее предсказать весь «трек», который звезда пройдет во время своей жизни — от облака холодного водорода до момента смерти.

Итак, звезда — это небесный объект, сформировавшийся под воздействием собственной гравитации, в ядре которого продолжительное время идет цепная реакция горения водорода или более тяжелых элементов. Энергия звезды идет из уравнения Эйнштейна E=mc²: масса одного атома гелия меньше массы четырех атомов водорода, из которых он состоит. Эта разница масс и излучается в виде света и тепла.

Это определение звезды очень жесткое и не единственное, поэтому если астрофизики, занимающиеся магнетарами, коллапсарами или гипотетическими кварковыми звездами, будут настаивать, что их объекты — это тоже звезды, то не спорьте с ними, просто они используют чуть другое определение звезды (вообще, споры о терминологии всегда не так занимательны, как разговоры о сути).

Очень интересный факт о звездах состоит в том, что все объекты в космосе имеют гигантский разброс по размерам, температуре и прочим характеристикам, в то время как звезды, как это ни странно, все примерно одинаковы: самая массивная из звезд всего в 2500 раз тяжелее самой легкой. Это немного даже по людским меркам, а здесь и вся Вселенная к услугам, и полно строительного материала — но все равно, куда бы мы не посмотрели, звезды очень похожи друг на друга. На этой страничке можно увидеть всю шкалу размеров этого мира от кварков до всей Вселенной. Обратите внимание, что все звезды тут идут очень плотной группой.

Давайте для наглядности поставим в соответствие массе нашего Солнца взрослого человека массой 80 килограмм и посмотрим на предметы, масса которых в таком случае будет пропорциональна различным звездам.

Коричневый карлик в представлении художника

NASA/JPL-Caltech

Поделиться

0,013 — 0,08 масс Солнца, то есть все, что легче четырехкилограммовой гантели — это «недозвезды» или коричневые карлики. В них тем не менее могут идти термоядерные реакции, при которых образуются дейтерий, литий и изотопы гелия, то есть несколько атомов, сталкиваясь, образуют более тяжелую частицу, и производят энергию в виде фотонов света. Так что же мешает нам назвать его звездой? Звезда должна иметь постоянную светимость в течение своей жизни, в то время как в коричневом карлике сразу же после сжатия горит все меньше и меньше водорода — он непрерывно тускнеет в течение всей своей жизни. Вычеркиваем.

Сравнение размеров нашего Солнца, красного карлика, коричневых карликов разного возраста и Юпитера

MPIA/V. Joergens

Поделиться

0,08 — 0,15 масс Солнца или системный блок от компьютера в нашей шкале. Такой объект уже считается полноценной звездой, он попадает на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга-Рассела. То есть, это еще одно определение звезды — она должна провести большую часть своей жизни на так называемой главной последовательности — диагональной линии на графике «Светимость vs. цвет». Фактически, попадание на линию главной последовательности означает следующее — мы не знаем, что ты, но у тебя такая масса и такая температура, что у тебя в ядре точно идет цепная ядерная реакция, а значит выделяется энергия, а значит она выходит наружу, а значит мы тебя видим как звезду. Значит ты звезда.

Знаменитая диаграмма Герцшпрунга-Рассела. По вертикальной оси отложена яркость звезды, по горизонтальной — температура. Все звёзды, загораясь, попадают на диагональную линию, называемую Главной Последовательностью, располагаясь выше или ниже, в зависимости от своей массы. На конечном этапе эволюции они мигрируют с ней в правый-верхний угол, превращаясь в красных гигантов и сверхгигантов

Francis LeBlanc, An Introduction to Stellar Astrophysics

Поделиться

Находясь в такой точке, звезда пережигает водород в ядре, сохраняя постоянную температуру на поверхности благодаря саморегуляции — если температура ядра повышается, то растет давление, вместе с ним звезда увеличивается в размерах, а чем она больше, тем эффективнее отдает тепло и охлаждается — температура падает. Фактически, все звезды «дышат» подобным образом, постоянно увеличиваясь и уменьшаясь в размерах.

У звезд этого диапазона масс горит только водород. Он очень эффективно перемешивается и почти весь рано или поздно попадает в центр, где и сгорает. Время жизни такой звезды превышает возраст нашей Вселенной, то есть даже самые ранние звезды этого типа все еще горят и тухнуть пока не собираются. Конечная стадия, которая по теоретическим представлениям наступает через 1,25 триллиона лет — белый карлик, почти полностью состоящий из гелия. Звезда просто перестает производить тепло и медленно остывает, становясь все более темной, пока не станет просто холодным гелиевым шариком, висящим в космосе.

Сказка про белого карлика

Белый карлик — это остывающие остатки звезды. Когда у неё заканчивается топливо, то равновесие между силой гравитации и силой давления изнутри нарушается, ничто не может больше противостоять притяжению и звезда уменьшается в размерах, одновременно разогреваясь. Останавливается это сжатие лишь когда атомы прижимаются так близко друг к другу, что их электроны отрываются от ядер. Такое состояние называется вырожденным электронным газом. Дойдя до стадии белого карлика, звезда медленно остывает миллиарды лет.

Поделиться

0,15 — 0,5 масс Солнца или масса ребенка 10−11 лет. Переход в класс масс, сравнимых с массой людей, сказывается на поздних этапах жизни звезды: все время, что там горит водород, с ней происходит то же самое, что и у более легких звезд, но в конце она сначала становится красным гигантом (увеличивается в размерах, но при этом охлаждается и краснеет), потом ядро остывает, становясь тем же самым белым карликом, что и в случае более легких звезд, а внешняя оболочка (то есть всё, что не ядро) рассеивается в виде планетарной туманности, то есть ионизированной водородной оболочки, которая разлетается от ядра в разные стороны, остывая и становясь невидимой. Типичный радиус белого карлика сравним с радиусом Земли. Совершенно естественно, что, остывая, белый карлик будет сначала становиться зеленоватым, потом оранжевым, потом красным, бурым и так далее. Пока не станет черным для нас в видимом свете, слегка излучая в инфракрасном диапазоне. Для такого объекта астрономы раньше использовали термин «черный карлик». Но со временем стало понятно, что потом придется вводить в обиход всю цветовую палитру (чтобы показать изменение температуры карликов), и от этого названия отказались. Теперь с момента рождения и до исчезновения Вселенной ядро звезды, состоящее из вырожденного электронного газа, называется белым карликом независимо от температуры или цвета.

Жизненный цикл звезды солнечной массы

Oliver Beatson

Поделиться

0,5 — 10 масс Солнца, или весь диапазон возможных масс человека, от сорокакилограммовой миниатюрной девушки до самого толстого человека на планете. Как и для более легких звезд, отличия звезд этого диапазона от предыдущего проявляются только в конце жизни. А происходит в конце их жизни следующее: радиус звезды увеличивается, температура внешних слоев падает,  перед нами оказывается типичный красный гигант. Солнце, например, достигнув этой стадии, точно поглотит Меркурий и Венеру и вплотную подберется к Земле. В ядре звезды в это время давление и температура так высоки, что происходит поджиг гелия и образуются более тяжелые элементы таблицы Менделеева. В недрах звезд солнечной массы формируются гелий, бериллий, литий, бор, но в большинстве своем эти элементы продолжают гореть, поэтому в конце жизни наше светило будет состоять из углеродного ядра, и слоев гелия и водорода, расположенных ближе к внешней оболочке, а звезды массой больше 1,5 масс Солнца будут состоять из азота, углерода, кислорода и фтора.

Время жизни нашего светила — 10 миллиардов лет. Потом красный гигант сбрасывает с себя внешнюю оболочку, которую мы называем планетарной туманностью (видна примерно 50 тысяч лет пока не рассеется в космосе), а ядро становится белым карликом с массой примерно 0,6 масс Солнца, который постепенно остывает.

Планетарные туманности, остатки погибших звёзд.

NASA, HUBBLE and STScI/JPL-Caltech, колаж Ghislain Bonneau

Поделиться

10 масс Солнца и выше, или автомобиль Ока с водителем и жертвой — в таких звездах горят все элементы вплоть до железа (оно имеет самую высокую энергию связи и для элементов тяжелее железа идет не ядерный синтез с выделением энергии, а ядерный распад). Есть хорошая игрушка, где показан синтез элементов в недрах звезд, особенно радует наличие там нестабильных изотопов. В отличие от более легких звезд, где процесс горения идет практически только в ядре и в каждый момент горит только один элемент, в массивных звездах давление и температура настолько велики, что многие элементы горят в ней в один и тот же момент, образуя слоистую структуру наподобие лука — чем элемент тяжелее, тем ближе к центру он горит. Такие звезды называются голубыми сверхгигантами. Конец их драматичен: в центре продолжает работать адский котел, который пережигает все элементы в железо. Если масса ядра превышает предел Чандрасекара, то его температура оказывается так высока, что атомы железа распадаются на альфа-частицы, те в свою очередь — на нейтроны и протоны, а протоны, сталкиваясь со свободными электронами, образуют новые нейтроны и нейтрино, которые частично уносят энергию из ядра. Мы получаем ядро, целиком состоящее из нейтронов и огромную энергию, которая вырывается из центра, разрывая внешнюю оболочку звезды. Это и есть взрыв сверхновой: рождение планетарной туманности с нейтронной звездой в центре. Радиус подобной нейтронной звезды — всего 10 километров.

Частными случаями нейтронных звезд являются пульсары (быстро вращающиеся нейтронные звезды с очень сильным магнитным полем, которое мы регистрируем как непрерывную цепь импульсов, приходящую из одной и той же точки космоса.

Сравнение размеров голубого сверхгиганта с Солнечной системой

NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger

Поделиться

Больше 15 масс Солнца — 1200 кг, то есть обычный бурый мишка. Ничего нового в недрах таких массивных звезд получиться не может, все равно реакция горения останавливается на железе. Однако, во-первых, такие звезды горят очень быстро (звезда, которая массивнее Солнца в 16 раз, выгорает всего за 20 миллионов лет), а во-вторых, их железное ядро настолько массивно, что превышает предел Волкова-Оппенгеймера и уже не может противостоять силе гравитации, сдавливающей это ядро в точку. После исчерпания топлива для горения ничто не может сдержать силу гравитации, которая схлопывает ядро звезды в настолько плотный и компактный объект, что ничто, даже свет, не может покинуть его поверхности. Так рождается черная дыра. Энергия, высвобождающаяся при сжатии, разогревает внешнюю оболочку звезды в точности как и при образовании нейтронной звезды, поэтому для внешнего наблюдателя смерть звезды будет выглядеть как вспышка очередной сверхновой.

Этапы жизни звезды массой в 25 солнечных:

• Водород перегорает в гелий за 7 миллионов лет
• Гелий перегорает в углерод и кислород за 500 тысяч лет
• Углерод перегорает в неон и магний за 600 лет
• Неон перегорает в магний и кремний за 300 дней
• Кислород перегорает в кремний, фосфор и серу за 6 дней
• Кремний перегорает в железо за 1 день (попутно образуются аргон, кальций, титан, хром, никель, кобальт).

Также важно, что во время взрыва сверхновой шоковая волна сталкивает друг с другом все химические элементы разлетающейся оболочки с такой силой, что образуются элементы таблицы Менделеева тяжелее железа. Такой процесс называется взрывным нуклеосинтезом, он ответственен за появление на нашей земле элементов тяжелее железа, а также объясняет, почему их так мало по сравнению, например, с углеродом или кремнием.

Эволюция массивной звезды, сопровождающаяся полным выгоранием ядра, взрывом сверхновой и образованием нейтронной звезды или чёрной дыры (зависит от масыя железного ядра)

Nicolle Rager Fuller of the NSF

Поделиться

Почему звезда не может быть такой тяжёлой, как ей самой хочется?

Для этого надо ввести понятие гидростатического равновесия, суть которого в следующем — по мере сжатия облака водорода под действием собственной гравитации, его температура растёт, а вместе с ней растёт и давление. В какой-то момент температура возрастает настолько, что давление уравновешивает гравитацию и протозвезда не может больше сжиматься. Чтобы продолжить сжатие и достичь плотности в ядре, достаточной для начала термоядерного синтеза, нужно удалить излишки температуры из ядра, понизив давление. 32 килограмма) можно всякими ухищрениями вроде слияния звезд, родившихся в одном облаке, или образования звезды не из сферически симметрического облака, а из закрученного аккреционного диска — такие события пока не зарегистрированы и получены только с помощью симуляции на компьютере.

Поделиться

До сих пор нет полной ясности в вопросе о максимальной массе звезды. Начиная с 1926 года, когда сэр Артур Эддингтон предположил, что максимальная масса звезды — 60 солнечных, все подобны теории рушились по мере обнаружения звезд тяжелее этого предела. С другой стороны, определение массы одной звезды редко бывает точным, и чем она уникальнее, тем хуже разработаны модели для перевода наблюдаемых величин (угловой размер, светимость, цвет) в массу. Поэтому, например, оценки массы VV Цефея находятся в пределах от 40 до 100 солнечных.

На сегодняшний день положение таково: самая массивная звезда, R136a1, в 250 раз тяжелее Солнца, а теоретически максимальный предел составляет от 250 до 400 масс Солнца.

Таким образом, в пересчете на нашу шкалу, все звезды должны быть тяжелее гантели и легче грузового железнодорожного вагона. Не такой уж большой диапазон, не так ли? В природе соотношение масс кита и мыши, горы и песчинки, капли воды и озера намного больше этого диапазона. Даже человек может создать как накладные ресницы массой пару грамм, так и Эйфелеву башню в десять тысяч тонн. Звезда не может позволить себе таких вольностей, это тонкий самонастраивающийся механизм. Не поразительно ли это, что за все 13,7 миллирда лет существования Вселенной, во всех кубических мегапарсеках ее пространства все-все-все звезды, когда-либо появившиеся, горящие или только формирующиеся, укладываются в такой маленький диапазон масс — между гантелей и вагоном (в нашей аналогии)?

Помимо уже перечисленных, существует множество типов звезд с красивыми именами, которые в основном являются короткоживущими переходными стадиями либо между началом формирования и выходом на главную последовательность, либо между уходом с и концом жизни. Такими звездами являются, например, звезды Вольфа-Райе, типа Т Тельца, Фуоры, звезды Хербига и так далее, не говоря уже о многочисленных типах переменных звезд, которых насчитывается с полтора десятка.

Последняя важная деталь: в этой статье рассмотрены только одиночные звезды, которых по современным подсчетам только половина от общего числа в Галактике. Двойные звезды имеют не такую однозначную эволюцию, потому что могут обмениваться массой. Это приводит к тому, что они могут молодеть, пропускать некоторые стадии эволюции, превращаться вообще в доселе неизвестные классы. Но это,конечно, тема совершенно отдельной статьи.

Кадр: Star Wars / Lucasfilm

Марат Мусин

Разница между звездами и планетами: объяснение и примеры вопросов

Жасмин Гровер

Старший специалист по контенту | Обновлено 6 сентября 2022 г.

Звезды и планеты — это небесных тел , которые присутствуют в космическом пространстве. Темной ночью, когда вы смотрите высоко в небо, вы видите триллионы сияющих точек. Некоторые из них ярче, некоторые кажутся мерцающими, а некоторые крупнее других. В детстве вы, возможно, задавались вопросом, что влечет за собой все небо и что представляют собой эти яркие пятна. Ну а светящиеся точки над нами — это звезды и планеты.

Звезды — это небесные тела, мерцающие своим светом. Они имеют неподвижное массивное светящееся тело, подобное Солнцу. Планеты , с другой стороны, являются небесными объектами, которые имеют видимое движение и вращаются вокруг звезды по эллиптической орбите. Планеты вращаются вокруг своей оси и не имеют внутреннего источника света. Хотя звезды и планеты кажутся идентичными, между звездами и планетами есть существенная разница.

Ключевые термины: Звезды, планеты, гравитация, звезды и планеты, газы, космос, эллиптическая орбита, вращение и оборот

Что такое звезды?

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Звезды — это пылающие шары плазмы, удерживаемые вместе гравитацией. Плазма — это очень горячее состояние вещества. Газы, такие как водород, гелий и другие легкие элементы, составляют ядро ​​звезд.

• Через ядерный синтез происходит превращение водорода в гелий, что заставляет звезды светиться.
• Ядерные реакции, происходящие в звездах, непрерывно излучают энергию в виде света по всей Вселенной, что позволяет нам обнаруживать и изучать их с помощью радиотелескопа.

Звезды

• Одно из заметных различий между звездами и планетами заключается в том, что звезды мерцают, а планеты нет
• преломление.
• Солнце, которое находится на расстоянии около 150 миллионов километров от Земли, является ближайшей к нам звездой.
• Расстояние между звездами измеряется в световых годах, т. е. расстоянии, которое свет проходит за год.

Подробнее:

Что такое планеты?

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Планета — это небесное тело, которое вращается вокруг Солнца и меньше, чем звезды. Однако он имеет достаточную массу, чтобы его собственная гравитация могла преодолеть силы твердого тела.

• Термин «планета» относится к небесным телам, которые вращаются вокруг звезды по определенному маршруту.
• Он достаточно массивен, чтобы под действием гравитации принимать форму сферического объекта, но недостаточно велик, чтобы вызывать ядерные реакции.
• Планеты нашей Солнечной системы делятся на две категории:

Внутренние планеты

Внутренние планеты — это планеты, орбиты которых входят в пояс астероидов. Это крошечные твердые элементы, такие как камни и металлы. Меркурий, Венера , Земля и Марс входят в число планет, составляющих Солнечную систему .

Внешние планеты

Астероиды, вращающиеся вокруг пояса астероидов, известны как внешние планеты. Они имеют кольцо вокруг себя и больше, чем внутренние планеты. Газы, такие как водород, гелий и другие, составляют эти планеты. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — все внешние планеты.

Планеты

Также читайте: Переменная звезда

Жизненный цикл звезды

[Нажмите здесь по образцам вопросов]

Звезды. галактики. Туманность Ориона — хорошо известный пример такого пылевого облака. В гербах спиральных галактик звезды развиваются как непроницаемое облако газа. Под действием гравитации звезды отдельные атомы водорода с возрастающей скоростью и энергией опускаются в центр облака.

• Глубоко внутри этих облаков образуются пузыри достаточной массы, что приводит к коллапсу газа и пыли под действием силы их гравитации.
• Возрастающая энергия нагревает газ до температуры около 20 миллионов градусов по Фаренгейту за миллионы лет.
• Водород внутри звезды воспламеняется и сгорает в бесконечной серии ядерных событий при этой температуре, и вещество в центре начинает нагреваться.
• Ближайшая к нам звезда, Солнце, настолько горячая, что огромное количество водорода приводит к ядерной реакции всей звезды. Эта реакция идентична реакции водородной связи.
• Несмотря на то, что оно постоянно взрывается в результате ядерной реакции, Солнце и другие звезды настолько массивны, что взрыв займет миллиарды лет, чтобы поглотить все звездное топливо.
• Внутренняя сила гравитации уравновешивает внешнее давление газа, нагретого термоядерным синтезом, оставляя звезду в гидростатическом равновесии.
• Поддерживая постоянную температуру звезды, это гидростатическое равновесие остается сбалансированным в течение большей части жизни звезды.
• От рождения до смерти и все промежуточные этапы, 9Жизненный цикл 0007 любой звезды занял бы миллиарды лет.
• Вот почему фрагменту нашего человеческого глаза эти колоссальные гиганты кажутся почти не изменившимися.

Различия между звездами и планетами

[Нажмите здесь, чтобы просмотреть примеры вопросов]

Поскольку и планеты, и звезды являются небесными телами в космическом пространстве, очень важно понимать основные различия между ними. Звезда — это тело, излучающее свет и отражающее его наблюдателю. Планета, с другой стороны, представляет собой неподвижное небесное тело, которое имеет свою орбиту и вращается вокруг своей оси, отражая свет от другого источника. У планет нет внутреннего источника света, поэтому они должны полагаться на другие источники, в основном на Солнце, для освещения. Одним из основных различий между звездами и планетами является их размер, поскольку звезды гигантские по сравнению с планетами. Разница между звездами и планетами следующая –

Звезды	Планеты
Звезды — астрономические тела, излучающие свет в результате термоядерного синтеза, происходящего в их центре.	Планеты — это небесные объекты, у которых есть заданный маршрут (орбита), по которому они движутся вокруг звезды.
Звезды движутся по своим орбитам с огромной скоростью, но из-за большого расстояния между ними их движение становится видимым только через длительный период времени.	Положения планет постоянно имеют тенденцию к смещению, когда они вращаются вокруг Солнца вокруг своей оси.
Звезды размером с точку.	Планеты круглой формы.
В нашей Солнечной системе есть только одна звезда. В то время как галактика заполнена триллионами звезд.	Наша солнечная система состоит из восьми планет.
Звезды состоят из водорода, гелия и других легких элементов.	Планеты состоят из твердого, жидкого, газообразного или комбинации этих состояний материи.
Постоянное преломление света в земной атмосфере заставляет звезды мерцать	Планеты ближе к Земле, и свет, отраженный от них, проходит сквозь атмосферу, не преломляясь, поэтому они не мерцают
Звезды горячие и имеют очень высокую температуру.	Планеты имеют относительно низкие температуры.
В результате термоядерного синтеза в ядре звезды излучают собственный свет.	Планеты не имеют собственного света и поэтому отражают только свет, который получают от Солнца.

Читайте также:

Что нужно помнить

• Звезды — это пылающие шары плазмы, удерживаемые вместе гравитацией. Плазма — это очень горячее состояние вещества.
• Небесное тело, которое вращается вокруг Солнца и меньше, чем звезды, но имеет достаточную массу, чтобы собственная гравитация могла преодолеть силы твердого тела, называется планетой.
• В нашей Солнечной системе есть два типа планет: внешние планеты и внутренние планеты.
• Звезды рождаются в пылевых облаках и встречаются в большинстве галактик.
• Водород внутри звезды воспламеняется и сгорает в бесконечной серии ядерных событий, и центр начинает нагреваться.
• Основное различие между звездами и планетами заключается в том, что постоянное преломление света в земной атмосфере заставляет звезды мерцать. Планеты же ближе к Земле, и отраженный от них свет проходит сквозь атмосферу прямо, не преломляясь, поэтому они не мерцают.
• Водород, гелий и другие светящиеся элементы составляют звезды. Планеты, с другой стороны, состоят из твердого, жидкого, газообразного или комбинации этих состояний материи.

Примеры вопросов

Вопросы. Почему звезды и планеты Млечного Пути расположены на плоской плоскости, а не в виде шара из звезд и планет, окружающих центр?  ( 2 балла)

Отв. Вращательное движение является причиной того, что звезды и планеты находятся на плоской плоскости. Черная дыра, существующая в центре Галактики Млечный Путь, притягивает материю со всех сторон. Когда черная дыра не вращается, материя устремляется прямо к ней, но когда она вращается, материя вращается вместе с ней. Это потому, что пространство-время существует.

Всякая гравитация искривляет пространство-время. Например, если вы нажмете пальцем на лист бумаги, он прогнется; теперь замените палец на гравитацию, а бумагу на «пространство-время», и вы поняли идею. Гравитация искривляет пространство-время физически.

Вопросы. Правда ли, что звезды и планеты могут существовать только в галактиках?  ( 1 балл)  

Отв. Нет. В «пустом» пространстве между галактиками много звезд и планет. Однако планет и звезд между галактиками мало, если смотреть с «галактической» точки зрения.

Вопрос. Одинакова ли плоскость всех звезд и планет?  ( 5 баллов)  

Отв. Да. Что касается нашей Солнечной системы, то плоскость, в которой все планеты вращаются вокруг нашего Солнца, более или менее одинакова. Это потому, что они находились под влиянием гравитационных и центробежных сил Солнца с самого начала их формирования. В результате планеты выровнялись в экваториальной плоскости по отношению к Солнцу.

Другие звезды, видимые в ночном небе, с другой стороны, окружают нас на 360 градусов. Их разделяют световые годы межзвездного пространства. Однако при рассмотрении нашей галактики Млечный Путь в более крупном масштабе эти звезды и скопления более или менее ориентированы в одной плоскости. Почти 80% известного вещества находится в рукавах нашей галактики, в то время как одинокие звезды находятся в плоскости, слегка наклоненной к экваториальной плоскости галактики, и на все это влияет гравитация сверхмассивной черной дыры нашей галактики в ее центре.

Вопрос. Не правда ли, что все звезды и планеты электрически нейтральны?   (2 балла)

Ответ. Звезды и планеты электрически нейтральны для всех практических целей. Они включают в себя электрически активные материалы, такие как плазма, и имеют значительные магнитные поля. С другой стороны, астрофизические объекты электрически нейтральны.

Это потому, что если у вас есть заряд, он отталкивает одни заряды и притягивает противоположные заряды. На атомном уровне вы можете вычислить расстояние, на котором это происходит.

Вопрос. Что определяет видимость планет и звезд?   (3 балла)  

Отв. В основном это определяется двумя факторами: вашим местоположением в полушарии и интенсивностью светового загрязнения в той области, где вы смотрите на ночное небо.

С Земли можно увидеть примерно 2500 звезд на полушарие, всего около 5000 звезд при оптимальных условиях. Меркурий редко виден, хотя Венера (известная как вечерняя звезда), Марс, Юпитер и Сатурн часто видны и их довольно легко идентифицировать на ночном небе невооруженным глазом.

Вопрос. Будут ли остатки Солнца переработаны для создания новых звезд и планет после его смерти?   (3 балла)

Ответ. Когда солнечное ядро ​​начнет превращаться в железо, часть его массы, скорее всего, «выдуется». Это вполне вероятно, если не обязательно, будет переработано в следующее поколение звезд. Оставшаяся масса распадется на белого карлика. Он будет оставаться неизменным в течение очень долгого периода, когда он находится в этом состоянии. Что будет дальше, остается предметом дискуссий и предположений. Согласно теории, в конечном итоге он столкнется с другими вещами и превратится в черную дыру. Черные дыры, в конце концов, рассеются в радиационное излучение. Тем временем космос еще больше расширится, и у этой энергии не останется иного выбора, кроме как в бесконечном путешествии.

Вопрос. Влияют ли на нас планеты и звезды?   (2 балла)  

Отв. Каждое тело в космосе притягивает все остальные тела. Они делают это с силой, пропорциональной произведению масс тела и обратно пропорциональной квадрату их расстояния.

Вопросы. Почему форма всех планет и звезд выглядит одинаково?  ( 3 балла)  

Отв. Большинство объектов в космосе не имеют сферической формы, потому что им не хватает массы и гравитации, чтобы преодолеть физическую прочность их материалов; например, триллионы комет и астероидов в нашей Солнечной системе имеют странную форму.

Планеты и звезды, например, достаточно велики, чтобы преодолеть свою структуру и сжаться в самую круглую вообразимую форму. Между тем, центробежная псевдосила предотвращает разрушение объектов, заставляя их выпячиваться на экваторе на определенную величину, в зависимости от скорости вращения.

Из-за своей массивной гравитации и относительно скромного 25-дневного периода вращения Солнце является самым круглым объектом в нашей Солнечной системе, отклоняющимся от своей сферической формы менее чем на 0,001%.

Вопрос. Возможно ли, что некоторые галактики полностью поглотили свои звезды и планеты?   (2 балла)

Ответ. Несомненно, существуют остатки галактик, поглотивших все свои звезды, планеты и другое вещество. Поскольку Вселенной почти 13 миллиардов лет, некоторые из самых крошечных галактик, возможно, уже были поглощены или поглощены. Мы никогда не сможем узнать о них. Единственное, что осталось бы, это гигантская или сверхмассивная черная дыра. Эта образовавшаяся черная дыра могла быть съедена более крупной черной дырой, которую, как известно, трудно обнаружить.

Вопрос. Вокруг чего вращаются галактики, если луны вращаются вокруг планет, планеты вращаются вокруг звезд, а звезды вращаются вокруг ядра галактик?  ( 2 балла)  

Отв. Галактики и даже сверхскопления галактик могут вращаться вокруг друг друга. Однако в течение астрономических периодов галактические орбиты и траектории имеют тенденцию быть чрезвычайно медленными и нестабильными. Их часто выбрасывает в космос, разрывает на части столкновения с другими галактиками или сливают с другими галактиками. Кажется, ничто не вращается вокруг Млечного Пути. Хотя несколько малых галактик вращаются вокруг Млечного Пути, он находится на пути столкновения с Большой Спиральной галактикой в ​​Андромеде (M31) и, в конечном итоге, с другими галактиками.

Выписка:

NCERT Solutions for Class 6 Social science Chapter 1

• Решения НЦЭРТ

• Класс 6

• Социальная наука

• земля в солнечной системе

Решения NCERT для класса 6 по общественным наукам Глава 1 Земля в Солнечной системе представлены здесь с простыми пошаговыми пояснениями. Эти решения для «Земля в Солнечной системе» чрезвычайно популярны среди учащихся 6 класса по общественным наукам. Решения «Земля в Солнечной системе» пригодятся для быстрого выполнения домашних заданий и подготовки к экзаменам. Все вопросы и ответы из Книги NCERT по общественным наукам для класса 6, глава 1, предоставляются здесь для вас бесплатно. Вам также понравится возможность без рекламы в решениях NCERT от Meritnation. Все решения NCERT для социальных наук класса 6 подготовлены экспертами и на 100% точны.

Страница № 7:

Вопрос A.1:

Что такое небесные тела?

Ответ:

Все объекты, которые мы видим на небе, называются небесными телами или небесными телами. К этим небесным телам относятся звезды, планеты, спутники, астероиды, метеориды и кометы. Небесные тела, не имеющие собственного света и тепла, называются планетами. С другой стороны, звезды — это небесные тела, состоящие из газов и обладающие собственным теплом и светом, которые они излучают в больших количествах.

Страница № 7:

Вопрос A.2:

Какой галактике принадлежит наша солнечная система?

Ответ:

Млечный Путь — это галактика, в которой находится наша Солнечная система. Он также известен как Акаш Ганга . Слово «молочный» означает яркую полосу света на ночном небе, где почти невозможно различить звезды. Акаш Ганга можно увидеть как слабую полосу света в ясном ночном небе.

Страница № 7:

Вопрос A.3:

Из чего состоит Солнечная система?

Ответ:

Солнечная система состоит из Солнца, восьми планет, спутников и других небесных тел, известных как астероиды и метеороиды. Мы часто называем это солнечной семьей во главе с Солнцем. Все планеты и небесные тела вращаются вокруг Солнца по своим орбитам и, в свою очередь, находятся под влиянием гравитационного притяжения и тепла Солнца.

Страница № 7:

Вопрос A.4:

Напишите названия восьми планет в порядке их расстояний от Солнца.

Ответ:

Страница № 7:

Вопрос A.

5:

Какие существуют два типа движения планет?

Ответ:

Планеты имеют два типа движения: вращение и обращение.

1. Вращение — это движение, вызванное вращением планеты вокруг своей оси; например, Земля вращается с запада на восток вокруг своей оси.
2. Революцией называется движение, при котором планета обращается вокруг Солнца по фиксированной траектории. Путь обращения каждой планеты либо яйцевидный, либо эллиптический; этот путь известен как орбита.

Страница № 7:

Вопрос A.6:

Какие благоприятные условия делают возможной жизнь на Земле?

Ответ:

Земля – единственная планета, где условия благоприятны для жизни. Здесь не слишком жарко и не слишком холодно, поэтому температура оптимальна для существования человека. В нем есть вода и воздух, которые очень важны для выживания людей. Воздух состоит из поддерживающих жизнь газов, таких как кислород, углекислый газ и озон. Благодаря этим факторам Земля считается уникальной планетой нашей Солнечной системы.

Страница № 7:

Вопрос A.7:

Что такое астероиды? Где они находятся?

Ответ:

​Помимо звезд, планет и спутников вокруг Солнца вращается еще несколько крошечных тел. Эти тела известны как астероиды. Они находятся между орбитами Марса и Юпитера. Самый крупный из известных астероидов носит имя Церера.

Страница № 7:

Вопрос A.8:

Что такое периодические кометы? Приведите пример.

Ответ:

Периодические кометы — это кометы, которые вращаются вокруг Солнца и возвращаются в самую внутреннюю точку своей орбиты через определенный промежуток времени. Хорошим примером периодической кометы является комета Галлея, которая возвращается в исходное положение через 75-76 лет.

Страница № 7:

Вопрос B.1:

Звезда и планета

Ответ:

​ Звезды	Планеты
Звезды — небесные тела, состоящие из газов; они огромны по размеру и имеют очень высокие температуры.	Планеты — небесные тела, не имеющие собственного тепла и света.
У них есть собственное тепло и свет, которые они излучают в больших количествах.	Они освещены светом звезд.
Например, Солнце — звезда.	Например, Земля, на которой мы живем, — это планета.

Страница № 7:

Вопрос B.2:

Планета и спутник

Ответ:

Планеты	Спутники
Это небесные тела, не имеющие собственного тепла и света; они освещены светом звезд.	Спутники — это небесные тела, которые движутся вокруг планет так же, как планеты движутся вокруг Солнца.
Они состоят из твердых материалов и газов.	У них нет собственного света.
Например, Земля — это планета.	Например, Луна — естественный спутник Земли.

Страница № 7:

Вопрос B.3:

Комета и метеор

Ответ:

Страница № 7:

Вопрос C.

1:

Меркурий — самая горячая планета, а Нептун — самая холодная.

Ответ:

Меркурий — самая горячая планета, потому что она находится ближе всего к Солнцу и находится на расстоянии 58 миллионов километров от Солнца. Следовательно, Меркурий получает максимальное количество солнечного света.

С другой стороны, Нептун — самая холодная планета, потому что она находится дальше всего от Солнца и находится на расстоянии 4 497 миллионов километров от Солнца. Следовательно, Нептун получает наименьшее количество солнечного света среди всех планет нашей Солнечной системы.
 

Страница № 7:

Вопрос C.2:

Мы всегда видим одну и ту же сторону Луны.

Ответ:

Луна обращается вокруг Земли за 27 дней и 8 часов. Этот период совпадает с периодом вращения Земли вокруг своей оси, т.е. 24 часа. Вот почему мы всегда видим одну и ту же сторону Луны.

Страница № 7:

Вопрос C.3:

Жизнь на Луне невозможна.

Ответ:

Жизнь на Луне невозможна из-за отсутствия на ней основных условий жизни, т.е. воздуха и воды. Также вокруг него нет атмосферы, из-за которой дни очень жаркие, а ночи очень холодные. Это делает условия неблагоприятными для существования жизни на Луне.

Страница № 7:

Вопрос D.1:

Температура поверхности Солнца около

а. 5000°C
б. 5500°C
в. 6000°C
d. 6500°C

Ответ:

Правильный ответ: вариант (c).

Пояснение: Солнце состоит из очень горячих и горящих газов, таких как гелий и водород. Слияние молекул водорода с молекулами гелия приводит к выделению огромного количества энергии и тепла, которые повышают температуру Солнца до 6000 градусов по Цельсию.

Страница № 7:

Вопрос D.2:

Какая из перечисленных планет имеет красноватый оттенок?

а. Венера
б. Марс
ок. Юпитер
г. Сатурн

Ответ:

Правильный ответ – вариант (б).

Пояснение: Марс имеет красноватый оттенок из-за присутствия оксидов железа. Марс обычно называют Красной планетой нашей Солнечной системы.

Страница № 7:

Вопрос D.3:

Какая из следующих планет вращается по часовой стрелке?

а. Меркурий
б. Венера
ок. Юпитер
г. Нептун

Ответ:

Правильный ответ — вариант (б).

Пояснение: Венера — единственная планета в нашей Солнечной системе, которая вращается по часовой стрелке. Все остальные планеты вращаются против часовой стрелки.

Страница № 8:

Вопрос D.4:

Комета Галлея появляется после каждого

a. 70 лет
р. 72 года
гр. 74 года
г. 76 лет

Ответ:

Правильный ответ вариант (д).

Пояснение: Комета Галлея появляется с регулярным интервалом в 76 лет. В последний раз он появился в Солнечной системе в 1986 году.

Страница № 8:

Вопрос E.1:

Все небесные тела называются телами головного мозга.

Ответ:

Все небесные тела называются небесными телами.

Пояснение: Небесные тела — это тела, встречающиеся во Вселенной. К ним относятся планеты, спутники, метеоры и метеороиды.

Страница № 8:

Вопрос E.2:

Солнечному свету требуется около восьми секунд, чтобы достичь земли.

Ответ:

Солнечному свету требуется около восьми минут, чтобы достичь Земли.

Пояснение: Поскольку Земля находится очень далеко от Солнца, свету требуется около восьми минут, чтобы достичь поверхности Земли.

Страница № 8:

Вопрос E.3:

Ближайшая к Солнцу звезда — Церера.

Ответ:

Ближайшая к Солнцу звезда — Проксима Центавра.

Пояснение: Солнце — ближайшая к Земле звезда, но   Проксима Центавра — вторая ближайшая звезда к Земле и ближайшая к Солнцу звезда.

Страница № 8:

Вопрос E.4:

Луна не спутник Земли.

Ответ:

Луна — единственный естественный спутник Земли.

Пояснение: Спутники — это тела, вращающиеся вокруг планет. Луна – единственный естественный спутник нашей планеты Земля.
 

Страница № 8:

Вопрос F.1:

Самая большая планета Солнечной системы. __________

Ответ:

Самая большая планета в нашей Солнечной системе — Юпитер.

Пояснение: Масса Юпитера почти в 300 раз больше массы Земли. Диаметр Юпитера в 11 раз больше диаметра Земли. Это самая большая планета нашей Солнечной системы.

Страница № 8:

Вопрос F.2:

Путь, по которому планеты обращаются вокруг Солнца. ____________

Ответ:

Путь, по которому планеты обращаются вокруг Солнца, называется орбитой.

Пояснение: Путь обращения каждой планеты вокруг Солнца либо яйцевидный, либо эллиптический. Этот путь известен как орбита.

Страница № 8:

Вопрос F.3:

Первый человек в космосе. ____________

Ответ:

Первым человеком, побывавшим в космосе, был Юрий Алексеевич Гагарин.

Пояснение: Юрий Алексеевич Гагарин был русским советским космонавтом, совершившим путешествие в космос на космическом корабле Восток в 1961.

Страница № 8:

Вопрос F.4:

Планета с системой колец. ____________

Ответ:

Планета с примечательной системой колец – Сатурн.

Пояснение:​ Большие цветные кольца образуют орбитальный диск Сатурна. Помимо Сатурна, есть и другие планеты, обладающие планетарными кольцами. Это Юпитер, Уран и Нептун, но их кольца менее заметны и не очень заметны.

Страница № 8:

Вопрос F.5:

Количество планет, вращающихся по часовой стрелке. ____________

Ответ:

Есть две планеты, которые вращаются по часовой стрелке: Венера и Уран.

Пояснение:​ За исключением Венеры и Урана, все планеты в нашей Солнечной системе вращаются против часовой стрелки.

Страница № 8:

Вопрос F.6:

Меркурий, Венера, Земля и Марс вместе называются так. ____________

Ответ:

Меркурий, Венера, Земля и Марс вместе известны как внутренних планет в нашей Солнечной системе.

Пояснение: Их называют внутренними планетами, потому что они находятся ближе всего к Солнцу. Существует огромная разница в планетарных условиях этих планет и остальных планет нашей Солнечной системы.

Страница № 8:

Вопрос F.7:

Самый большой астероид. ____________

Ответ:

Крупнейший из известных астероидов — Веста.

Пояснение: Хотя Церера намного больше по массе, чем любой другой астероид, поскольку она была включена в список карликовых планет, самым большим астероидом является Веста.

Страница № 8:

Вопрос F.8:

Вымышленная планета, откуда пришел Супермен. ____________

Ответ:

Криптон — вымышленная планета вселенной DC, откуда прибыл вымышленный персонаж Супермен.

Страница № 8:

Вопрос G:

Схема солнечной системы.

Ответ:

Что такое коричневые карлики? | Космос

Качество массы — это то, что отделяет планеты от коричневых карликов от звезд. Вот общее сравнение масс каждого из них. Изображение предоставлено NASA/Caltech/R. Hurt (IPAC).

Количество массы, с которой рождается звезда, определяет ее судьбу. Звезды — это объекты, рожденные с большой массой — и, следовательно, с сильной собственной гравитацией — так что звезда сжимает сама себя, создавая высокие внутренние температуры. Высокие температуры вызывают реакции термоядерного синтеза, которые позволяют звездам сиять. Планеты, с другой стороны, имеют гораздо меньшие массы и, следовательно, более слабую гравитацию и отсутствие внутреннего синтеза; они светятся главным образом светом, отраженным от их звезд. Коричневые карлики находятся где-то между массами планет-гигантов, таких как Сатурн и Юпитер, и самыми маленькими звездами.

Мы могли бы говорить о массах коричневых карликов как о долях массы нашего Солнца, но астрономы обычно используют массу Юпитера в качестве стандартной меры. Верхним пределом для газовых планет-гигантов считается значение в 13 масс Юпитера. Если масса газовой планеты больше 13 масс Юпитера, в недрах объекта может произойти термоядерное горение (синтез) дейтерия — редкого элемента, оставшегося от Большого взрыва. Дейтерий — это другое название «тяжелого водорода», представляющего собой водород с нейтроном, присоединенным к протону в ядре атома (а не только к одному протону). Значение более 80 масс Юпитера является нижним пределом для сжигания нормального водорода — процесса, при котором звезды могут светиться — и, следовательно, для того, чтобы объект мог квалифицироваться как полноценная звезда.

Таким образом, коричневый карлик обычно определяется как любое тело, масса которого находится в диапазоне от 13 до 80 масс Юпитера.

Но в этой истории есть нечто большее…

Увеличить. | Коричневые карлики являются частью зверинца объектов, найденных в космосе. На этом изображении показана центральная часть туманности Ориона, относительно близкой области звездообразования в нашей собственной галактике Млечный Путь. На изображении показана область размером примерно 4 на 3 световых года. Каждый символ идентифицирует пару объектов, видимых как одна светящаяся точка в центре символа. Более толстый внутренний круг представляет основное тело, а более тонкий внешний круг указывает на компаньона. Красный указывает на планету; оранжевый коричневый карлик; и желтая звезда. Рядом с каждым символом находится пара снимков Хаббла. Картинка слева — исходное изображение основного объекта (звезды) и его компаньона. На изображении справа показан только компаньон, при этом основной объект вычитается в цифровом виде с помощью специальной технологии обработки изображений, которая разделяет изображения объектов на бинарные пары. Изображение через HubbleSite.

Что такое звезда?

Звезда представляет собой большое скопление пыли и газа, сконденсировавшееся из изначального облака, которое каким-то образом было нарушено. Нарушения могут быть вызваны различными механизмами. Например, ударная волна от далекой сверхновой — взрывающейся звезды — может потревожить первозданное облако в космосе спустя столетия или тысячелетия и на расстоянии многих световых лет. Облако теряет свою однородность, и области с немного большей плотностью (и, следовательно, большей гравитацией) начинают притягивать более легкие молекулы.

По мере того, как материя сжимается все плотнее и плотнее из-за возрастающей гравитации, она становится все горячее и горячее, точно так же, как велосипедная шина становится все горячее на ощупь, когда вы надуваете ее и тем самым сжимаете молекулы воздуха внутри. В конце концов материя достигает критической массы; звезда начинает сплавлять дейтерий с обычным водородом, образуя молекулы гелия-3. Это происходит при низкой температуре (чуть меньше 1 000 000 градусов по Кельвину или 1 800 000 по Фаренгейту).

В точке, где начинается синтез, мы можем описать звезду по-разному. Теперь звезда представляет собой объект, находящийся в идеальном балансе (пусть и временном) между выталкивающей наружу силой, вызванной термоядерными реакциями в ее ядре, и выталкивающей внутрь силой собственной гравитации. Гравитация хочет еще сильнее раздавить звезду, но термоядерный синтез препятствует этому. Fusion хочет расширить звезду, но гравитация не позволяет. В результате получается прекрасный баланс: звезда.

Если бы не произошло синтеза дейтерия, во Вселенной было бы очень мало звезд, масса которых более чем в три раза превышает массу нашего Солнца. Это потому, что если бы синтез водорода начался, как только масса и температура стали достаточно высокими, у звезды еще не было бы достаточно массы, чтобы собственная гравитация могла противостоять выталкивающему наружу давлению реакций синтеза водорода. Звезда будет расширяться, и это расширение приведет к падению ее внутренней температуры, что замедлит и, в конечном счете, прекратит реакции синтеза водорода, необходимые звездам для того, чтобы сиять.

Синтез дейтерия сохраняет звезду достаточно холодной, чтобы дать звезде время накопить достаточную массу, чтобы, когда синтез водорода действительно начнется (около 13 000 000 градусов К или 23 000 000 F), он мог продолжаться. К тому времени звезда становится достаточно плотной, чтобы иметь достаточную собственную гравитацию, чтобы сопротивляться расширению, так что температура внутри нее остается высокой.

Подробнее: Что заставляет звезды сиять?

В большинстве случаев у вас остается одна крупная аккреция, которая образует звезду, работающую на водородном синтезе. Также возможно, что в плотных облаках могут образовываться множественные звезды. Таким образом, у нас есть системы двойных звезд (называемые двойными), тройные звезды (тройные) и четверные звезды (четверные).

Действительно, есть примеры очень сложных систем с пятью, шестью и семью звездами, которые называются пятикратными (пятеричными), шестикратными (шестирядными) и семеричными (семеричными) соответственно (щелкните каждое число, чтобы увидеть примеры). Они могут попасть на орбиты друг вокруг друга, которые (хотя и очень сложные) могут быть достаточно стабильными, чтобы обеспечить формирование планет.

Общее сравнение размеров маломассивной звезды, коричневого карлика и планеты Юпитер. Хотя коричневые карлики в 80 раз массивнее Юпитера, их размер будет всего на 10-15% больше. Изображение с Викисклада.

Что такое планета?

После звездообразования и начала синтеза водорода рождается солнечный ветер, выметающий остатки газа из системы. Будет несколько небольших скоплений, слишком громоздких, чтобы их можно было оттолкнуть внешним давлением солнечного ветра. На самом деле они упадут внутрь, к звезде.

Поскольку все во Вселенной имеет угловой момент — другими словами, поскольку облако вращается или вращается, — частицы в первоначальном облаке, собираясь для формирования звезды, будут иметь тенденцию падать к звезде по длинной спиральной траектории. Это увеличивает время их падения и, следовательно, угловую скорость, поэтому планеты в конечном итоге сами вращаются (вращаются) и вращаются вокруг своих звезд, как правило, в одном и том же направлении.

Из-за столкновений и взаимного притяжения, изменяющих орбиты вновь формирующихся протопланет, многие из них достигнут точки равновесия и перейдут на стабильную орбиту. В конечном итоге они станут настоящими планетами — либо каменистыми мирами, такими как Земля или Марс, либо газовыми гигантами, такими как Юпитер или Сатурн, — путем аккреции оставшихся небольших остатков первоначального первичного облака под действием собственной гравитации.

Планеты — это объекты, масса которых намного меньше, чем у звезд. Вот концепция художника, показывающая сравнение 3 экзопланет в системе Kepler-51 с некоторыми планетами в нашей Солнечной системе. Изображение предоставлено NASA/ESA/STScI/CU Boulder Today.

В чем разница между звездами и планетами?

Звезды образуются в результате коллапса газа и пыли в первичном облаке. Следовательно, в них содержится относительно небольшое количество того, что астрономы называют металлами (для астрономов металличность относится к любому элементу, более тяжелому, чем водород и гелий).

Звезда собирает большую часть газообразного вещества в первичном облаке, а ее планеты формируются за счет аккреции остатков. Планеты формируются с гораздо меньшей массой, чем звезды, и, следовательно, имеют гораздо более слабую гравитацию. Более легкие элементы, такие как водород и гелий, столь распространенные в звездах, имеют тенденцию избегать более слабого гравитационного притяжения планеты. Таким образом, по сравнению со звездами, планеты имеют высокое содержание металлов. Обычно планеты вращаются вокруг звезд. Согласно последнему определению астрономов слова «планета», они очищают свои орбиты от мусора.

Конечно, на самом деле мы не знаем, как выглядят коричневые карлики. Они далеко, и мы никогда не видели их вблизи. Но вот представление художника о коричневом карлике под названием Луман 16А, основанное на недавних свидетельствах наличия на его поверхности юпитеподобных полос. Изображение предоставлено Caltech/R. Hurt (IPAC).

Где остаются коричневые карлики?

Коричневые карлики накапливают материал как звезды, а не как планеты. Они конденсируются из газового облака — и имеют большую массу, чем планеты, и поэтому имеют более сильную гравитацию — и поэтому они удерживают свои более легкие элементы (водород и гелий) более эффективно, чем планеты, и поэтому имеют относительно низкое содержание металлов. Их единственный недостаток в том, что они не собрали достаточно материала, чтобы начать нормальный звездный синтез. Хотя они могут поддерживать синтез дейтерия до тех пор, пока дейтерий не исчезнет, ​​что на самом деле необходимо для звездообразования с большими массами, как объяснялось ранее.

Коричневые карлики были обнаружены на орбитах других солнц на расстоянии 1000 астрономических единиц (а.е.) или более. Одна а.е. = одно расстояние от Земли до Солнца. Однако не все коричневые карлики вращаются далеко от своих звезд; некоторые из них были обнаружены на более близких расстояниях, и было замечено несколько коричневых карликов-изгоев, не вращающихся вокруг какой-либо звезды, хотя, конечно, их трудно найти!

Для сравнения, из известных планет в нашей Солнечной системе Нептун является главной планетой, вращающейся дальше всего от нашего Солнца на расстоянии 30 а.е.

Итак, коричневые карлики — это не планеты, а неудачные звезды, недостаточно массивные для проведения реакций синтеза водорода. Таким образом, они получают свою собственную классификацию.

Почему коричневый?

То, что мы сейчас называем коричневыми карликами , было впервые предложено в 1960-х годах астрономом Шивом С. Кумаром, который первоначально назвал эти объекты черными карликами. Он изобразил их как темные субзвездные объекты, свободно плавающие в космосе, которые не были достаточно массивными, чтобы поддерживать синтез водорода. Имя 9Название 0414 коричневого карлика было позже придумано астрономом и исследователем SETI Джилл Тартер в ее докторской диссертации. диссертация. Она стремилась определить верхний предел максимальной массы, которой может обладать объект, прежде чем начнется синтез водорода и, таким образом, он станет полноценной звездой.

Звезды явно не «коричневые», и многие такие объекты находятся в диапазоне температур от 300 до 500 Кельвинов (от 80 до 440 F, или температура тела человека и выше), поэтому они излучают только в инфракрасной части спектра. электромагнитный спектр. Поскольку черный карлик уже рассматривался как описание объектов в конечной точке звездной эволюции (холодные белые карлики) — и красный карлик также должен был выполнять роль, как название для маленьких холодных звезд — коричневый , должно быть, казался подходящим компромиссом.

Посмотреть фотографии сообщества EarthSky. | Нисан Герц сделал этот снимок в кратере Рамон, Израиль, 16 августа 2020 года. Спасибо, Нисан.

Итог: коричневые карлики — это объекты с массой, которая колеблется между самыми тяжелыми газовыми планетами и самыми легкими звездами, что делает их достаточно различимыми, чтобы претендовать на их собственную классификацию. Таким образом, они обычно определяются как тело, лежащее в диапазоне от более 13 до менее 80 масс Юпитера. Их можно найти на орбитах звезд или других коричневых карликов или путешествующих по галактике в одиночку.

Земля в Солнечной системе Шестой класс География

Цели обучения:

• Небесные тела
• Звезды и планеты
• Солнечная система

Небесные тела: Солнце, луна, планеты, звезды и другие тела во Вселенной называются небесными телами.

Звезда: Некоторые небесные тела очень большие и горячие. Они состоят из газов. В них есть свое тепло и свет. Небесное тело, излучающее собственное тепло и свет, называется звездой. Солнце является примером звезды. Свет от звезды кажется мерцающим. Это называется мерцанием звезды.

Список Чейтер

Солнце близко к нам, поэтому оно выглядит очень большим. Все остальные звезды находятся очень далеко от нас, поэтому выглядят как крошечные точки. Вы знаете, что вещи кажутся меньше, когда они находятся вдали от нас.

Звезды видны только ночью. Днем мы не можем видеть звезды из-за солнечного света.

Созвездия:

В ночном небе можно увидеть различные узоры, образованные группами звезд. Такой узор из звезд называется созвездием. Большая Медведица или Большая Медведица — одно из таких созвездий. Малая Медведица или Малая Медведица — созвездие, похожее на Большую Медведицу, но меньшее по размеру. Большая Медведица на хинди называется Саптриши. В этом созвездии семь главных звезд. Оба созвездия имеют форму ковша и поэтому называются Большой Медведицей и Малой Медведицей. Вы можете легко распознать их, воспользовавшись помощью старшего члена вашей семьи. Вы также можете найти Полярную звезду с помощью этих созвездий.

Рис.: Большая Медведица

Полярная звезда всегда появляется на севере, если смотреть из северного полушария. Его положение остается неизменным всю ночь и никогда не меняется. В древние времена моряки и караваны использовали Полярную звезду, чтобы найти направление ночью.

Планета: Некоторые небесные тела продолжают двигаться вокруг звезды. Их называют планетами. Планета не имеет собственного света. Земля — это планета.

Разница между звездой и планетой
Звезда	Планета
Имеет огромные размеры.	Гораздо меньше по размеру.
Излучает собственный свет.	Планета не имеет собственного света.
Не вращается вокруг какого-либо другого небесного тела.	Вращается вокруг звезды.
Звезды мерцают.	Планеты не мерцают.

Спутник: Некоторые небесные тела продолжают двигаться вокруг планеты. Их называют спутниками. Луна — единственный спутник Земли. Сейчас в небе много искусственных спутников. Эти спутники используются для разных целей.

Некоторые виды использования искусственных спутников:

• Для передачи сигналов для телевидения и телефона.
• Для отправки изображений Земли.
• Для отправки данных о климате. Ученые используют эти данные для предсказания погоды.

Солнечная система

Солнечная система образована Солнцем, восемью планетами, некоторыми другими небесными телами, астероидами и метеоритами.

Солнце

Солнце находится в центре Солнечной системы. Он огромен по размеру. Он состоит из горячих газов. Солнце обеспечивает притягивающую силу, которая связывает членов солнечной семьи. Солнце очень жаркое, но мы не чувствуем его жара, потому что находимся очень далеко от солнца. На самом деле расстояние между Солнцем и Землей составляет 150 миллионов километров.

Свет движется со скоростью 300 000 км в секунду. Солнечному свету требуется около 8 минут, чтобы пройти от Солнца до Земли.

Планеты: В Солнечной системе восемь планет, и они есть; МЕРКУРИЙ, ВЕНЕРА, ЗЕМЛЯ, МАРС, ЮПИТЕР, САТУРН, УРАН и НЕПТУН.

Следующие мнемоники помогут вам запомнить названия восьми планет:

«МОЯ ОЧЕНЬ ЭФФЕКТИВНАЯ МАТЬ ТОЛЬКО ПОДАЛА НАМ ОРЕХИ» (ссылка: Книга NCERT)

«Мой очень захватывающий ковер-самолет только что проплыл под девятью дворцовыми слонами»

Канал National Geographic провел конкурс мнемотехники в 2008 году. Вышеупомянутая мнемотехника стала победителем и была придумана 10-летней Мэрин Смит из США. Эта мнемоника также включает карликовые планеты Плутон Эрик и Церера. (Ссылка: http://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_mnemonic, по состоянию на 10 сентября 2015 г. )

До 2006 года Плутон также считался планетой. Но во время заседания Международного астрономического союза ученые решили, что ее следует считать карликовой планетой. Церера — еще один пример карликовой планеты.

Земля

Земля — третья планета от Солнца. Это пятая по величине планета Солнечной системы. Земля имеет сферическую форму и сплющена сверху и снизу. Такая форма называется геоидом или землеподобной формой.

Земля — единственная известная планета, на которой существует жизнь. Земля имеет правильную температуру. Здесь не слишком жарко и не слишком холодно. На земле есть вода и воздух. Вода необходима для живых существ. Кислород присутствует в воздухе, и кислород также необходим для живых существ. Таким образом, на земле существуют подходящие условия для поддержания жизни.

Около двух третей земной поверхности покрыто водой. Из-за этого земля кажется синей, если смотреть из космоса. Поэтому землю также называют СИНЕЙ ПЛАНЕТОЙ.

Луна

Луна — наш ближайший сосед в Солнечной системе. Это единственный спутник Земли. Луна находится на расстоянии 384 400 км от Земли. Так как он так близко от нас, то и кажется таким большим; по сравнению с любым другим небесным телом. Диаметр Луны составляет всего одну четвертую диаметра Земли.

Луне требуется около 27 дней, чтобы совершить один оборот вокруг Земли. Столько же дней требуется для совершения одного оборота вокруг своей оси. Благодаря этому с Земли видна только одна грань Луны. Благодаря этому мы можем видеть разные формы Луны в разные дни месяца.

Фазы Луны: Когда луна выглядит как круглый диск, это называется полнолунием. День полнолуния на хинди называется «пурнима». Когда на небе не видно луны, это называется новолунием. Когда луна выглядит как серп, ее называют полумесяцем. Иногда луна выглядит как полукруг. Полнолуние бывает раз в месяц.

На Луне нет ни воды, ни воздуха. Климат Луны очень суров и не пригоден для жизни. На поверхности Луны много холмов и кратеров. Когда вы будете внимательно наблюдать за полной луной, вы сможете легко увидеть тени холмов и гор.

Астероиды

Вокруг Солнца движется множество крошечных тел. Они присутствуют между орбитами Юпитера и Марса. Их называют астероидами. Ученые считают, что астероиды — это части планеты, которые могли взорваться миллиарды лет назад.

Метеоры и метеориты

Иногда небольшой кусочек горной породы попадает в атмосферу Земли. При входе в земную атмосферу он обычно сгорает. Это выглядит как падающая звезда и называется метеором. Когда такой кусок скалы падает на землю, его называют метеоритом. Некоторые метеориты могут быть настолько огромными, что могут оставить глубокий кратер на поверхности земли. Ученые считают, что динозавры погибли из-за метеорита.

Галактика: Система из миллиардов звезд называется галактикой. Мы живем в галактике Млечный Путь (Акаш Ганга). В ясную ночь вы можете легко увидеть слабую полосу облаков, бегущих по небу. Это галактика Млечный Путь.

Вселенная: Вселенная состоит из миллиардов галактик. Все мы живем во Вселенной. Ученым еще предстоит оценить размеры Вселенной.

• Солнечная система
• Решение NCERT
• Следующий

Может ли планетарная система иметь планету в центре?

Краткий ответ:

Такая ситуация совершенно невозможна, за исключением некоторых случаев, когда используются разные странные толкования значений слов «планета» и «звезда».

Подробный ответ в трех частях:

Часть первая: Почему бы и нет.

Все звезды излучают свет, потому что они очень, очень массивны и поэтому имеют очень плотные и горячие ядра, достаточно плотные и горячие для того, чтобы произошел синтез водорода, производящий энергию, которую звезды излучают в космос. И все массивные объекты по мере своего формирования собирали много водорода (наиболее распространенного элемента во Вселенной).

Как скажут многие источники, максимальная масса планеты примерно в 13 раз превышает массу Юпитера. Если объект более массивен, чем в 13 раз больше массы Юпитера, дейтерий будет плавиться в его ядре в течение по крайней мере части его жизни, и он будет классифицирован как коричневый карлик. Коричневые карлики могут быть примерно в 80 раз массивнее Юпитера.

Объекты, более чем в 80 раз массивнее Юпитера, будут достаточно массивными, чтобы синтезировать водород в своих ядрах. Таким образом, они будут звездами.

Если масса самой массивной планеты не более чем в 13 раз превышает массу Юпитера, а масса наименее массивной звезды не менее чем в 80 раз превышает массу Юпитера, каждая звезда будет по крайней мере в шесть раз массивнее любой планеты в своей звездной системе. . И, конечно же, звезды чаще бывают в тысячи, а иногда и в миллионы раз массивнее планет в их звездных системах.

Итак, если система состоит из максимально массивной планеты и наименее массивной возможной звезды, барицентр между ними, вокруг которого вращаются оба объекта, будет в шесть раз дальше от планеты, чем от звезд, если я правильно оценил. И в большинстве звездных систем барицентр между планетой и звездой будет в тысячи раз ближе к звезде, чем к планете.

Часть вторая: Изменение определений звезд и планет.

Как я уже писал, планеты, коричневые карлики и звезды определяются как объекты трех разных типов.

Предположим, что кто-то определяет коричневого карлика как тип звезды. В этом случае систему с планетой массой около 12,5 массы Юпитера и коричневым карликом массой около 13,5 массы Юпитера можно было бы считать планетой и звездой, причем «звезда» всего в 1,08 раза массивнее планеты. Таким образом, барицентр окажется почти на полпути между ними, будучи в 1,08 раза дальше от планеты, чем от «звезды».

Предположим, что кто-то определяет коричневого карлика как тип планеты. В этом случае в системе могла бы быть коричневая карликовая «планета» с массой 79.5 массы Юпитера и звезда с массой 80,5 массы Юпитера. И в этом случае звезда была бы примерно в 1,0125 раза массивнее «планеты», и, таким образом, центр масс находился бы почти на полпути между ними, отставая от «планеты» всего в 1,0125 раза больше, чем от звезды.

Поскольку химический состав объектов могут влиять на пределы массы между планетами, коричневыми карликами и звездами, возможно, что из миллионов систем во Вселенной может быть несколько, где сверхмассивные планеты немного более массивны, чем «звезды» коричневых карликов со сверхмалой массой. или там, где сверхмассивные «планеты» коричневых карликов немного массивнее звезд сверхмалой массы.0003

Даже в этих случаях барицентр должен находиться почти ровно посередине между двумя объектами, лишь немного ближе к «планете», чем к «звезде». И, конечно, это зависит от произвольного определения коричневых карликов как «звезд» или «планет», когда астрономы считают коричневые карлики третьим классом объектов.

Часть третья: Искусственные солнца для планет без звезд.

Но существует небольшая вероятность звездной системы, в которой вокруг планеты может вращаться объект, который с определенной точки зрения можно считать «звездой».

Развитая цивилизация могла бы найти планету-изгоя подходящего размера для их обитания, блуждая в межзвездном пространстве в световых годах от ближайших звезд. Такая планета-изгой обычно была бы очень, очень холодной. Развитая цивилизация могла модифицировать планету, чтобы сделать ее пригодной для жизни.

Для этого им пришлось бы нагреть его и создать искусственное «солнце», так как поблизости не было звезды. Поэтому они выведут гигантский искусственный спутник на орбиту планеты-изгоя. Этот гигантский искусственный спутник будет вращаться вокруг планеты на расстоянии, рассчитанном в сочетании с периодом вращения планеты, чтобы получить «день», примерно равный дню на их родной планете.

Спутник будет иметь гигантские термоядерные реакторы, которые плавят водород — самый распространенный элемент во Вселенной — для обеспечения энергией бесчисленных гигантских ламп, направленных на планету внизу, чтобы дать планете достаточно света и тепла, чтобы ее члены чувствовали себя комфортно. разновидность.

Таким образом, гигантский искусственный спутник будет функционировать как своего рода «солнце» или «звезда» для планеты-изгоя, и он будет вращаться вокруг планеты.

И это единственная ситуация, которую я могу придумать, когда своего рода «звезда» — с определенной точки зрения — может вращаться вокруг планеты.

Различие между звездами и планетами

Ключевое отличие — звезды и планеты

Звезды и планеты — это небесные объекты, состоящие из материи, но они сильно различаются во многих отношениях, в том числе в том, как они формируются, их внутренняя температура, плотность , давление, размеры и внешний вид. Основное отличие между звездами и планетами заключается в том, что звезды имеют очень высокую температуру по сравнению с планетами и, в отличие от планет, излучают собственный свет.

Кроме того, есть некоторые другие небесные объекты, обладающие промежуточными свойствами, так называемые коричневые карлики. Коричневые карлики больше планет, но меньше звезд. Они не планеты и не звезды. В этой статье делается попытка различать свойства звезд и планет.

Что такое звезда

После Большого взрыва образовались протоны, электроны и некоторые легкие ядра. Эти частицы плыли по Вселенной, как газ. Однако гравитационное притяжение стянуло некоторые из этих частиц вместе, когда Вселенная остыла. Гравитационные силы между частицами сближали их все ближе и ближе и образовывали массивные облака. Кинетическая энергия частиц постоянно увеличивалась, поскольку облака продолжали сжиматься с течением времени. По мере того как облака разрушались из-за внутренних гравитационных сил, они становились все более плотными. Когда внутренняя температура, наконец, достигла примерно 7 К, начался очень важный процесс; это называется ядерным синтезом. Так рождались звезды.

Эти массивные объекты или звезды являются самоподдерживающимися, потому что они содержат сырье, необходимое для протон-протонной цепной реакции. В протон-протонной цепочке четыре протона объединяются, образуя ядро ​​гелия, два позитрона, два нейтрино и энергию. Образовавшийся гелий скапливается в центре звезды. В реакции синтеза выделяется огромное количество энергии; это характеристика звезды. Звезде требуются миллионы лет, чтобы уничтожить свое основное термоядерное топливо — протоны. Однако цепная реакция протон-протон заканчивается, когда основное топливо (протоны) израсходовано. В этом возрасте звезды внутренняя температура звезды достаточно высока, чтобы превратить ядра He в более тяжелые ядра. Таким образом производится все больше и больше тяжелых элементов. Процесс останавливается после того, как элементы создаются вблизи области железа, поскольку элементы, содержащие около 56 нуклонов ( ), имеют самую высокую энергию связи на нуклон.

Затем начинается финальная стадия звезды. После прекращения реакций синтеза оставшегося тепла и радиационного давления недостаточно, чтобы уравновесить силу притяжения. Так звезда схлопывается в небольшой объем. Звезда может стать белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой, в зависимости от ее массы.

Некоторые известные звезды

Что такое планета

Когда в центре коллапсирующего облака пыли и газа формируется молодая звезда, оставшаяся внешняя часть облака начинает вращаться и сплющиваться в диск. Этот диск становится все тоньше и тоньше, образуя протопланетный или околозвездный диск. Частицы пыли внутри диска слипаются и становятся все больше и больше по мере того, как вращаются вокруг своей родительской звезды. Эти растущие куски подметают и очищают свое окружение во время вращения. Таким образом, их массы становятся достаточно большими, чтобы притягивать к себе другие маленькие кусочки силой притяжения вокруг них. В это время внутренняя часть протопланетного диска состоит почти из твердого скального материала, поскольку звезда испаряет газ и замерзает вокруг него. Внутри валуны притягивают все больше и больше материалов из окружающей среды и образуют планетезимали. Иногда большие планетезимали сталкиваются друг с другом, образуя более крупные планетезимали. Во внешней части диска газы и лед образуют газовые гиганты и ледяные гиганты, в то время как планетезимали во внутренней части образуют планеты, притягивая все больше и больше материалов, а планетезимали сливаются в большие тела, когда они встречаются при пересечении своих орбит. Масса тела должна быть достаточной, чтобы его можно было рассматривать как планету. Однако их массы недостаточны для ядерного синтеза.

В нашей Солнечной системе планета — это небесное тело, вращающееся вокруг Солнца. Их орбитальная среда должна быть приведена в порядок и иметь почти круглую форму. В нашей Солнечной системе восемь планет, а именно Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Планеты, которые вращаются вокруг звезды, отличной от нашего Солнца, называются экзопланетами или внесолнечными планетами . В недавнем прошлом было открыто много экзопланет.

Разница между звездами и планетами

Размер:

Звезды : Звезды больше 75 масс Юпитера.

Планеты : Планеты имеют массу менее 13 масс Юпитера.

Ближайшая к Земле звезда/планета:

Звезды: Ближайшая к Земле звезда – Солнце.

Планеты : Ближайшая к Земле планета — Венера.

Объект:

Звезды : Звезды в основном состоят из ионизированного водорода, гелия и некоторых других легких ядер.

Планеты : Планеты состоят либо из твердых тел (камни, лед), либо из жидкостей, либо из газов, либо из комбинаций всех трех элементов.

Термоядерные реакции:

Звезды : В звездах происходят термоядерные реакции.

Планеты : Термоядерные реакции не происходят на планетах.

Излучение :

Звезды : Звезды функционируют как (почти) идеально черные тела и излучают энергию в виде электромагнитных волн . Это огромное количество энергии генерируется в реакциях синтеза, происходящих в звездах. Итак, звезды очень яркие.

Планеты : У планеты недостаточно массы или температуры для превращения легких ядер в тяжелые. Поэтому они не яркие по сравнению со звездами. Но они отражают часть излучения, исходящего от их родительских звезд.

Температура:

Звезды : Внутренняя температура звезды выше внешней температуры. В целом внутренняя температура звезды выше 7К.

Планеты : Температура планеты слишком низкая по сравнению с температурой звезды.

Другие особенности:

Звезды : Звезды мерцают и появляются в фиксированных точках ночного неба. Конечная судьба звезды определяется ее массой. В зависимости от массы звезда может стать белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой, когда ее топливо израсходовано.

Планеты : Планеты не мерцают в ночном небе.