Главная - Задачи астрономии - Атмосферы и общее строение звезд


Атмосферы и общее строение звезд
Наука - Задачи астрономии

Спектроскопическими методами удается наблюдать излучение главным образом фотосфер и в некоторых случаях хромосфер звезд. Для изучения физических условий в звездных атмосферах в принципе должны быть применены те же самые методы, что и для исследования солнечной фотосферы. Однако из наблюдений звезды, как правило, невозможно установить распределение яркости по ее диску. Поэтому определение изменения температуры с оптической глубиной может быть выполнено только теоретически. Как мы видели на примере Солнца, конкретные свойства фотосферы зависят от эффективной температуры, массы и радиуса звезды. В sect; 120 было показано, что шкала высоты находится по формуле

где R - универсальная газовая постоянная, а ускорение силы тяжести (R* - радиус звезды):

Если бы температуры и массы всех звезд были одинаковы, протяженность их атмосфер была бы пропорциональна квадрату радиуса. В действительности, благодаря наличию зависимости масса - светимость - радиус она оказывается пропорциональной R* в степени несколько выше первой.

Отсюда следует, что звезды верхней части диаграммы спектр - светимость с наибольшими радиусами обладают самыми протяженными атмосферами. У гигантов поздних спектральных классов протяженность фотосфер больше, чем у Солнца, в сотни раз, а у сверхгигантов - в тысячи и десятки тысяч раз.

Поэтому если протяженность солнечной фотосферы всего лишь несколько сотен километров, то у звезд главной последовательности ранних спектральных классов она достигает тысячи километров, у гигантов - десятков тысяч, а у сверхгигантов

- миллионов километров. С другой стороны, белые карлики, масса которых чуть меньше солнечной, по своим размерам примерно в сто раз меньше Солнца и протяженность их атмосфер в десять тысяч раз меньше солнечной и составляет около десяти метров (одна миллионная доля радиуса!)

С протяженностями атмосфер тесно связан вопрос о наличии конвективных оболочек у звезд. Как мы видели, у Солнца имеется подфотосферная конвективная зона. При не слишком высоких температурах одно лучеиспускание без конвекции не может перенести всей той энергии, которая должна выйти из недр звезды и попасть в атмосферу, чтобы высветиться в пространство. Кроме того, в холодной атмосфере возникновение конвекции облегчается тем, что она способна эффективнее переносить энергию: поднимающийся из глубоких слоев элемент конвенкции содержит ионизованный водород, который в верхних, холодных слоях отдает не только тепловую, но и, становясь нейтральным, ионизационную энергию. Поэтому у звезд более холодных, чем Солнце, водородные конвективные оболочки еще протяженнее, а сама конвекция сильнее. С другой стороны, у звезд горячее Солнца, у которых водород ионизован всюду в атмосфере, возникновение конвекции затруднено и конвективные зоны не возникают, поскольку лучеиспускание обеспечивает необходимый перенос энергии.

Теперь рассмотрим плотности атмосфер различных звезд. Для определения плотности r  солнечной фотосферы мы воспользовались в sect; 121 тем соображением, что количество вещества, содержащееся в слое атмосферы толщиной Н, должно обладать заметной непрозрачностью (иметь оптическую толщину t  1). Иными словами,

Если бы непрозрачность вещества во внешних слоях у всех звезд была одинакова, то плотности были бы обратно пропорциональны протяженностям Н. Но непрозрачность вещества сильно зависит от температуры и, что особенно важно, от давления, определяемого силой тяжести. Чем больше сила тяжести, а следовательно, и давление, тем сильнее непрозрачность. Однако мы только что видели, что протяженность как раз обратно пропорциональна силе тяжести. Поэтому произведение k Н, входящее в формулу (9.16), должно меняться мало. Это объясняет, почему плотности звездных фотосфер различаются между собой значительно меньше, чем их протяженности.

Действительно, фотосферы гигантов и сверхгигантов всего лишь раз в 10 разреженнее солнечной, в то время как наружные слои белых карликов только в 10 раз плотнее. Наиболее разреженными являются атмосферы гигантов и холодных сверхгигантов. Их фотосферы в сотни тысяч раз разреженнее солнечной, что соответствует условиям в верхних слоях солнечной хромосферы.

Таким образом, в этом разделе мы рассмотрели важнейшие особенности и строение нормальных звезд, занимающих различное положение на диаграмме Герцшпрунга - Рессела. В качестве итога в табл. 12 приведены характеристики наиболее типичных звезд. Три первые из них, включая Солнце, расположены на главной последовательности, одна (класса В0) существенно выше, а другая (класса М0) - существенно ниже Солнца. Четвертая звезда - типичный красный гигант с массой несколько большей, чем у Солнца. Наконец последняя звезда - представитель белых карликов, занимающих самое нижнее положение на диаграмме спектр - светимость.

Следует иметь в виду, что все числа, приведенные в табл. 12, как правило, являются результатом грубых предварительных расчетов, к тому же округленных для удобства запоминания.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Планеты соседи:

Хромосфера

News image

Обширная и очень яркая вспышка на Солнце, наблюдавшаяся 9 марта 19...

Поверхность Венеры

News image

Для исследования характера поверхности Венеры под толстым слоем облаков астрономы ис...

Марс. Общие сведения

News image

Марс - четвертая планета Солнечной системы. По основным физическим характеристикам Ма...

Меркурий

News image

Меркурий - самая близкая к Солнцу планета. Среднее расстояние от Ме...

В космосе...

Члены 15-й космической экспедиции вошли на МКС

News image

Прибывшие на Международную космическую станцию члены экипажа 15-й экспедиции Олег Котов и Федор Юрчихин, а также пятый космический турист Чарльз Си...

Космический мусор возвращается на Землю

News image

23 июля 2007 года астронавт Клейтон Андерсон (Clayton Anderson) отправил в свободный полет 635-килограммовый резервуар с токсичным жидким аммиаком. По ра...

Выводы комиссии и слухи

News image

Многих данных для расследования не доставало, а некоторым фактам не уделялось достаточного внимания. Высказывались разные версии - взрыв в воз...

Тезки первопроходца космоса - Гагарин-профессор и Гагар

News image

Товарищи, у нас два Гагарина! Чтобы не было путаницы, давайте обоих в президиум! - эта по-своему историческая фраза про...

Авторизация



Новости космонавтики:

секционные ворота

секционные ворота ...

Слушать музыку онлайн

News image

Музыка - это искусство муз, из спокон веков связана с жизнью каждого из людей. Музыка поражает своим невообразимым разнообразием, существует просто гигантское количество жанров и ...

Отдых в Карпатах на двоих: все сезоны

News image

Все еще думаете, отправляться ли на отдых в Западную Украину? В этой небольшой статье мы попробуем несколько упростить ваш выбор. В Карпаты всегда приятно приезжать. ...

Детский ортодонт и детская стоматология

News image

Каждый человек переживает о здоровье своих зубов. Исправление проблем зубов всегда было одной из самых страшных процедур. Посещения стоматолога в качестве профилактики могут решить проблему ...