Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта
счетчик сайта
Размер шрифта:

Кратко:

Диаграмма
Герцшпрунга – Рессела
Диаграмма Герцшпрунга - Рессела

Диаграмма носит название своих создателей – датского астронома Эйнера Герцшпрунга и американца Генри Норриса Рессела. Сокращённо диаграмму Герцшпрунга–Рессела называют диаграммой Г-Р. На этой диаграмме по оси ординат отложена светимость звезды, а по оси абсцисс (справа налево) температура её поверхности. Если по цвету звезды определить её температуру, то в нашем распоряжении будет одна из величин, нужных для построения диаграммы Г-Р. Если известно расстояние до звезды, то по её видимой яркости на небе можно определить светимость. Тогда в нашем распоряжении будут обе величины, необходимые для построения диаграммы Г-Р, и мы сможем поставить на этой диаграмме точку, которая соответствует нашей звезде.

Точки на диаграмме Г-Р уже кое-что говорят нам о свойствах звёзд. Поскольку холодные звёзды излучают красный свет, а горячие – белый или голубой, то на диаграмме справа расположены красные звезды, а слева – белые или голубые. Вверху на диаграмме лежат звёзды с большой светимостью, а внизу – с малой. Справа вверху, таким образом, расположены холодные звёзды с большой светимостью. Один квадратный сантиметр поверхности холодной звезды излучает в секунду очень малое количество энергии. Большая общая светимость звезды объясняется тем, что велика площадь её поверхности: звезда должна быть очень большой. Поэтому справа вверху на диаграмме Г-Р мы видим большие звезды, их называют красными гигантами и красными сверхгигантами. Действительно, этот факт уже известен нам для одной из таких звезд: главная звезда системы Дзета Возничего так велика, что внутри её поместилась бы вся орбита Земли.

Точно так же мы можем рассмотреть и левую нижнюю часть диаграммы. Там расположены горячие звёзды с низкой светимостью. Поскольку квадратный сантиметр поверхности горячего тела излучает в секунду много энергии, а звёзды из левого нижнего угла диаграммы имеют низкую светимость, то мы должны прийти к выводу, что они невелики по размерам. Слева внизу, таким образом, располагаются белые карлики. Одна из таких звёзд - спутник Сириуса, который называется Сириус В.

Следовательно, уже из общих соображений можно, зная светимость и температуру поверхности, оценить размер звезды. Температура говорит нам, сколько энергии излучает один квадратный сантиметр поверхности. Светимость, равная энергии, которую излучает звезда за единицу времени, позволяет узнать величину излучающей поверхности, а следовательно, и радиус звезды.

 

    

Косметология чистка лица цены.

    

 

Будущее Солнца

Знания-сила


Что произойдёт в будущем с нашим Солнцем ?

Диаграмма Г-Р звёзд из шарового скопления МЗ.

Диаграмма Г-Р звёзд из шарового скопления МЗ. На этом рисунке нанесен путь развития звёзд главной последовательности (чёрная стрелка), который показывает, как звёзды главной последовательности перемещаются в область красных гигантов.

Что же будет дальше? Что произойдёт, когда всё больше водорода будет выгорать и в центре Солнца будет накапливаться гелий? Модельные расчеты показывают прежде всего, что в ближайшие 5 миллиардов лет практически ничего не изменится.

Каждую секунду Солнце перерабатывает около 600 миллионов тонн водорода. Запасов ядерного топлива хватит ещё на пять миллиардов лет, после чего оно постепенно превратится в белый карлик.

Современное Солнце отличается от молодого только тем, что в его центральной области содержится некоторое количество гелия, возникшего в результате ядерных реакций. В то время как во внешних слоях на килограмм вещества приходится 270 граммов гелия, в центральных областях содержание достигает 590 граммов. Примерно 300 граммов на килограмм массы образовалось в результате сгорания водорода. Во внешнем слое солнечное вещество постоянно перемешивается. Каждый грамм вещества, достигший внешней поверхности, за некоторое время до этого находился в нижней части конвективного слоя, где температура вещества составляет около одного миллиона градусов. Это примерно в 170 раз выше температуры внешней поверхности.

 

Современное Солнце

Солнце будет медленно (как показано на рисунке) перемещаться вверх по своему пути развития на диаграмме Герцшпрунга-Рессела. Светимость Солнца при этом будет постепенно повышаться, а температура на его поверхности вначале станет чуть выше, а затем начнет медленно снижаться. Но все эти изменения будут невелики.

Через 10 миллиардов лет после начала горения водорода светимость Солнца будет всего в два раза выше нынешней. К этому времени человечество (если оно ещё будет существовать на Земле) уже давно начнёт испытывать климатические трудности. Однако потом станет ещё хуже. А пока диаметр Солнца всего в два раза превышает нынешний.

Между тем, в недрах Солнца к этому времени уже произойдут существенные изменения. В центре весь водород уже будет исчерпан. Центральная область целиком заполнена гелием (см. рис. в). На этом рисунке изображена модель Солнца в возрасте 12 миллиардов лет. В центре не происходит ядерных реакций, поскольку весь водород уже выгорел, а для превращения гелия в углерод температура слишком мала. Только на поверхности этого гелиевого шара, там, где гелий граничит со слоем, богатым водородом, ещё происходит сгорание водорода. Постепенно выгорает и этот водород, а радиус гелиевой сферы в центре Солнца увеличивается.

Солнце через 12 млрд. летЕсли сначала у нашего Солнца было ядро, где происходили ядерные реакции превращения водорода в гелий, то теперь горение водорода происходит в тонкой сферической оболочке, которая постепенно расширяется и перемещается во внешние области, все еще богатые водородом. С течением времени диаметр гелиевого шара в центре Солнца становится всё больше. На диаграмме Г-Р Солнце перемещается направо вверх, в область красных гигантов (см. диаграмму). Солнечный шар становится всё больше и одновременно всё холоднее.

На рис. г показано Солнце на стадии красного гиганта. Хорошо видны толстая внешняя конвективная зона и относительно малое внутреннее гелиевое ядро, размеры которого близки к диаметру белого карлика. Белый карлик изображен для сравнения справа внизу в масштабе, увеличенном в 100 раз по сравнению с изображением центральной части звезды на рис. г. Солнце расширится настолько, что поглотит Меркурий, Венеру и будет тратить «горючее» в сто раз быстрее, чем в настоящее время. Наша звезда станет красным гигантом, размеры которого сравнимы с расстоянием от Земли до Солнца!

Через 13 миллиардов лет размеры Солнца станут примерно в 100 раз больше, чем сегодня, а светимость увеличится в 2000 раз. В то же время температура поверхности существенно снизится. Она будет составлять всего 4000 градусов, т.е. на 1800 градусов меньше, чем теперь.

Солнце через 13 млрд. летНо нас это уже не спасёт. К тому времени океаны на Земле давно уже испарятся, а под палящими лучами Солнца будет даже плавиться свинец. Земля превратиться в горячую печь, на которой уже не сможет существовать жизнь. Над безжизненной поверхностью Земли будет светить гигантский красный солнечный шар размером в полнеба. Было бы, конечно, интересно узнать, насколько верны эти предсказания компьютерной модели.

Когда температура центральной части Солнца достигнет 100 000 000 К, начнет сгорать и гелий, превращаясь в тяжелые элементы, и Солнце вступит в стадию сложных циклов сжатия и расширения. На последней стадии наша звезда потеряет внешнюю оболочку, центральное ядро будет иметь очень большую плотность и размеры, как у Земли. Пройдёт ещё несколько миллиардов лет, и Солнце остынет, превратившись в белый карлик.

Наши наблюдения неплохо описывают основные свойства нынешнего Солнца. Но можно ли сделать из этого вывод, что модель так же хорошо предсказывает и печальные для людей последствия его развития? У нас есть для этого прямое подтверждение. Если нанести на диаграмму Г-Р звёзды из шарового скопления, то на главной последовательности не окажется звёзд, светимость которых в 3 раза и более превышает солнечную. Это соответствует примерно 1,3 массы Солнца. Дело в том, что наиболее яркие звёзды шарового скопления из главной последовательности уже «сожгли» свой водород. Звёзды, массы которых превышают солнечную в 1,3 раза и более, расположены на ветви, которая отходит от главной последовательности направо вверх, в область красных гигантов. Эти звёзды развивались примерно так же, как предсказывает наша модель Солнца. Масса этих звёзд совсем ненамного превышает солнечную.

На рис. вверху изображена диаграмма Г-Р для звёзд главной последовательности шарового скопления М3. На этой диаграмме чёрной стрелкой изображен путь развития звезд, подобных Солнцу. Из рисунка хорошо видно, что звёзды шарового скопления развиваются так же, как будет развиваться Солнце в будущем. На диаграмме показаны звезды, которые уже перемещаются по диаграмме направо вверх. Такая судьба постигнет и Солнце через 8 миллиардов лет. Более тяжелые звёзды опережают Солнце, они уже сегодня показывают нам, что ожидает в будущем наше Солнце. И если на некоторых планетах, образующихся вокруг этих звезд, когда-то была жизнь, то теперь эта жизнь там уже не существует, и все её следы давно сгорели в потоке тепла, который испускают эти звёзды. Таким образом, астрономические наблюдения подтверждают, что наши предсказания дальнейшей судьбы Солнца, к сожалению, правильны.

В разделе "Звёзды" нашего сайта можно изучить более подробно Диаграмму Герцшпрунга-Рессела.



Материал подготовлен с использованием литературы:
Rudolf Kippenhahn "Hundert Milliarden Sonnen",
В.Н. Комаров "Новая занимательная астрономия".
Владимир Каланов - сайт "Знания-сила".

Мониторинг Солнца в реальном времени космической обсерваторией SOHO.

Снимок Солнца на длине волны 171 Ангстрем Снимок Солнца на длине волны 195 Ангстрем Снимок Солнца на длине волны 284 Ангстрем Снимок Солнца на длине волны 304 Ангстрем

>>>Читайте дальше: Конец света. Гибель Солнца.

ВведениеПоложение в галактикеПоложение среди звёздНаука о СолнцеВнутреннее строениеФотосфера, хромосфераПоверхность, корона, пятнаУстройство пятен, гранулы, факелыСпикулы, флоккулы, протуберанцы; солнечная активностьСпектрАтомная энергия звездАртур Эддингтон и источник энергии звездГеоргий Гамов и его туннельный эффектУглеродный цикл Протон-протонная цепочка. Возникновение более тяжелых элементовСолнечное нейтрино. Нейтринная астрономия [1 2]Будущее Солнца

 
 
Главная В закладки Контакты Новости О проекте Планы сайта

open
© KV


 


 

Смотрите видео о Солнце:

Закрыть урок