Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 16
 
djvu / html
 

560
ЗВЁЗДЫ
приходится создавать теорию строения 3., исходя из сведений о звёздных атмосферах и из общих законов физики. Элементарные частицы — электроны, протоны, фотоны — одни и те же в 3. и на Земле; поэтому к ним можно применять знания, полученные на основании лабораторных опытов.
Наблюдения показывают, что громадное большинство 3. находятся в течение длительного времени в равновесии, т. е. они не сжимаются и не расширяются. Согласно представлениям механики, это может иметь место, если все действующие на 3. силы уравновешиваются. Силы эти таковы: в каждой точке 3. действует газовое давление — сила, стремящаяся расширить 3. В каждой же точке ей противодействует другая сила — сила тяжести (вес вышележащих слоев), стремящаяся сжать 3. Поскольку вес вышележащих слоев увеличивается по мере приближения к центру, давление газа тоже возрастает по мере продвижения вглубь. Давление газа связано с его температурой и плотностью нек-рым соотношением — уравнением состояния. Зная давление и хотя бы приближённое изменение плотности в 3., можно определить и третью величину — температуру (непосредственно сведения о плотности даёт изучение затменных двойных 3.; вопрос этот решён теоретически немецким астрономом Р. Эмде-ном для газовых шаров с различным соотношением между давлением и плотностью). Для большинства 3. уравнение состояния — это известное уравнение состояния идеального газа (см. Идеальные газы). Для плотных 3. — белых карликов, вещество к-рых находится в несколько необычном (вырожденном) состоянии, уравнение состояния иное. Из тео-ретич. физики известно уравнение состояния и для этих 3. Определённые т. о. центральные температуры 3. изменяются для 3. равной светимости от 10 до 30 млн. градусов. Поскольку температура характеризует скорость беспорядочного движения частиц вещества, это означает, что атомы в недрах 3. движутся со скоростями порядка сотен километров в 1 сек. Сталкиваясь друг с другом, атомы ионизируются. В недрах 3. вещество состоит не ив нормальных атомов, а из атомных остатков (атомных ядер, потерявших большинство своих электронов) и отдельных электронов. Т. к. поперечник атомного остатка в тысячи рае меньше поперечника нейтрального атома, то в объёме, где в обычных условиях уместился бы десяток атомов, свободно располагаются тысячи разрушенных. Несмотря на возросшую при этом плотность, расстояние между отдельными частицами будет всё еще велико по сравнению с их размерами и вещество сохранит все свойства обычного газа. Поэтому вещество в недрах 3. — газ, в десятки и сотни раз более плотный, чем вода.
Картину равновесия 3. следовало бы дополнить ещё одной силой — давлением света (см.), действующим в одинаковом направлении с газовым, т. к. из центральных частей 3. непрерывно движется поток лучистой энергии, пополняемой в центре нек-рыми источниками. Вследствие непрозрачности звёздного вещества прохождение потока тормозится; фотоны, движущиеся наружу, поглощаются атомами и испускаются ими вновь уже в др. направлениях, где они снова поглощаются, и т. д. Продвигаясь к поверхности, световые лучи оказывают давление на вышележащие слои 3. Однако давление это мало в сравнении с газовым; поэтому его необходимо учитывать наряду с последним только в разреженных гигантских 3. Непосредственное изучение внешних слоев 3. играет большую роль, т. к. позволяет проверять, совпадают ли теоретич. выводы с тем, что действительно наблюдается в природе. Так, напр., для 3. с известными массой, радиусом и светимостью можно вычислить (теоретически) её химич. состав и затем сравнить его с действительным химич. составом атмосферы этой 3., определяемым спектральными методами. Научное объяснение строения 3. возможно только на основе единства теории и практики.
Вопрос об источниках звёздной энергии был разрешён лишь за последние десятилетия в связи с развитием ядерной физики. Так как в 3. содержится много водорода, а атомное ядро водорода — протон, то в недрах 3. много свободных протонов, обладающих достаточной механич. энергией; протоны, сталкиваясь с ядрами других (преимущественно лёгких) элементов, вызывают преобразование последних, в результате чего выделяется атомная энергия, к-рая и является источником из-Л}'чения 3.
Тщательные расчёты и сравнения с результатами химич. реакций, проведённых в лабораториях, позволили установить с большей степенью вероятности, что атомная энергия в недрах большинства 3. освобождается в результате превращения 4 протонов в 1 ядро гелия. Превращение водорода в гелий происходит не непосредственно, а через ряд проме-
жуточных реакций, в к-рых роль катализатора играет углерод (см. схему):
«СИ-НН1 —»,N" + излучение
,N"—-,С" + е+ + излучение
.С" + ,Н' —- ,N" + излучение
,NH + |Н' —>• ,О|! + излучение
,О" —- ,N"+е+ + излучение
,NU + ,Н1 —-„С'Ч-.НеЧ- излучение
В результате полного цикла, известного под названием цикла Бете, имеет место образование ядра гелия из 4 протонов, что сопровождается выделением энергии. Количество углерода в 3. не убывает; он лишь содействует реакции, являясь катализатором. Превращение водорода в гелий может происходить в 3. ещё и другим путём — через реакцию образования дейтерия (см.). Эта реакция менее эффективна, но протекает при более низкой температуре и может обеспечить излучение 3.-карликов.
Решение задачи строения 3. с учётом ядерного источника энергии показало, что вычисленные теоретически содержания водорода и гелия почти в точности совпадают о тем, что даёт спектральный анализ для солнечной атмосферы. Такое совпадение подтверждает, что в общем существует правильное представление о строении Солнца и большинства 3. Разнообразие в мире 3. объясняется, повидимому, в основном различием в их физич. строении. Ядерные реакции удовлетворительно объясняют излучение большинства 3. Однако это не единственно возможный источник звёздной энергии. Источником энергии белых карликов малой светимости скорее всего является гравитационное сжатие. Не решён также вопрос об источниках энергии и строении разреженных холодных красных 3.-гигантов.
XIII. Эволюция звёзд.
Всё в природе находится в состоянии беспрерывного изменения. Внешние характеристики 3. могут в течение её жизни меняться таким образом, что на диаграмме светимость — спектр (рис. 4) она будет либо перемещаться вдоль к.-н. последовательности, либо «переходить» с одной последовательности в другую. Обнаружить эти изменения — вот основная задача теории звёздной эволюции.
Из исследований ряда советских учёных следует, что если у 2 типов 3. пространственное распределение и кинетич. особенности значительно различаются, то непосредственной генетич. связи между этими группами существовать не может. Так, напр., маловероятен непосредственный эволюционный переход между 3. типа Солнца и субкарликами. Исследования Амбарцумяна показывают, что необходимо считаться с значительными возрастными различиями среди 3. не только разных типов, но и внутри одной группы, т. к. образование 3. происходит и в наст, время (см. Вселенная). Т. о., создание подлинно научной теории звёздной эволюции возможно только лишь на основе методологически правильного объединения достижений различных отраслей астрономии, а не только на основе теории внутреннего строения 3., как это до сих пор практикуется рядом зарубежных учёных. Поскольку большинство 3. в окрестностях Солнца находится на главной последовательности, естественно предположить, что они остаются на ней в течение большей части своей жизни. Наряду с этим излучение 3. приводит к изменению химич. состава её недр (увеличение содержания гелия за счёт водорода), в результате чего уменьшается прозрачность звёздного вещества и отдача энергии. Если бы эволюция заключалась только в этом, то существовало бы много 3., обладающих одинаковыми массами, но разными светимостями, «ушедших» с главной последовательности. Однако в действительности этого нет.
Согласно гипотезе советского астронома В. Г. Фесенкова, масса 3. постепенно уменьшается за счёт выбрасывания частиц с её поверхности (корпускулярное излучение). Чем ярче 3., тем интенсивнее она теряет массу. Одновременно, как это было показано советскими астрофизиками В. А. Кратом и Д. Я. Мартыновым, происходит и потеря момента вращения. Действительно, наблюдения свидетельствуют о том, что с поверхности наиболее горячих гигантских 3. имеет место истечение газа. Точно так же горячие гиганты имеют, как правило, быстрое вращение, а 3. типа Солнца — медленное. Очевидно, между вращением 3. и выбрасыванием вещества с её поверхности существует нек-рая связь. Из гипотезы Фесенкова следует, что Солнце когда-то было горячей массивной 3. Дальнейшая разработка этой гипотезы, проведённая на основе теории внутреннего строения 3., показывает, что Солнце в прошлом могло иметь массу до 10, светимость до 2000 и поперечник до 4 раз больше современных. Постепенно теряя массу, 3. с течением времени движутся вдоль главной последовательности вправо вниз. Корпускулярное излучение, интенсивное вначале, затем уменьшается, оставаясь пропорциональным светимости. Так, напр., масса и светимость Солнца в течение последних 3 млрд. лет не должны были заметно меняться, что согла-

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670


Большая Советская Энциклопедия Второе издание