Конвективная зона
Зона конвекции — область Солнца (или более обще, звезды) в которой перенос энергии из внутренних районов во внешние происходит главным образом путём активного перемешивания вещества — конвекции.
Содержание
Расположение и строение
Выше зоны конвекции расположена фотосфера, ниже — зона лучистого переноса. Наглядным аналогом процессов, происходящих в конвективной зоне, является подогрев воды в сосуде. Пламя нагревает нижние слои воды, и они в результате теплового расширения вытесняются вверх другими, холодными и более тяжёлыми слоями. Аналогичный процесс происходит и в Солнце, где источником энергии служит солнечное ядро с происходящими в нем термоядерными реакциями.
Движение вещества в конвективной зоне происходит не хаотично, а в виде устойчивых ячеек циркуляции шестигранной формы — по оси ячейки вещество поднимается, а у периферии опускается. Кроме того, по вертикали конвекция разбивается на слои, толщина которых близка к толщине «однородной атмосферы», где плотность меняется в e = 2,7 раза. Поэтому размер ячеек меняется по мере движения к поверхности звезды. У основания конвективной зоны образуются гигантские ячейки размером около половины радиуса звезды, в промежуточных слоях их размер уменьшается, а в верхнем слое их размер составляет несколько сотен км. На поверхности Солнца видны следы всех слоёв ячеек, в виде гранул и более крупных структур (супергрануляция).
Скорость конвекции зависит от глубины. У основания конвективной зоны она мала (десятки м/c), под фотосферой она достигает значений 1-2 км/с.
Физические процессы в конвективной зоне
Движение вещества в конвективной зоне тесно связано с процессами ионизации и рекомбинации атомов водорода и гелия, и во многом обусловлено ими.
Конвективные зоны звёзд различной массы
Обычная конвективная зона
Солнце, а также звёзды главной последовательности, имеющие среднюю массу и близкий спектральный класс, обладают конвективной зоной, которая занимает приблизительно треть объёма звезды. Когда горячая плазма поднимается к верхней границе конвективной зоны, она охлаждается за счёт излучения энергии в фотосферу, остывает и погружается вглубь, где нагревается излучением лучистой зоны, после чего цикл повторяется. Поскольку зона ядерных реакций отделена от зоны перемешивания вещества зоной лучистого переноса, то гелий практически не выносится в поверхностные слои Солнца, а накапливается в его ядре.
Конвективная зона на Солнце и сходных звёздах представляет собой зону частично ионизованных водорода и гелия. Конвективная зона простирается до глубины, где водород и гелий полностью ионизованы. Чем ниже температура звезды, тем толще её конвективная зона, у холодных красных звёзд её толщина достигает половины радиуса. Наоборот, у более горячих звёзд спектрального класса А водород заметно ионизован уже на поверхости, поэтому уже на небольшой глубине и водород и гелий полностью ионизованы, следовательно толщина конвективной зоны у таких звёзд мала.
Ядерная конвективная зона
У массивных звёзд ранних спектральных классов (O и B) синтез гелия осуществляется не протон-протонным, а азотно-углеродным циклом. Скорость этой реакции очень сильно зависит от температуры, поэтому температура внутри ядра по мере движения к центру звезды очень быстро возрастает. Большой температурный градиент внутри ядра создаёт условия для формирования ещё одной, внутриядерной зоны конвекции, которая лежит под зоной лучистого переноса, и в которой происходит активное перемешивание массы вещества, участвующего в ядерных реакциях. Это приводит к равномерному выгоранию водорода по всему ядру, что существенно влияет на ход эволюции таких звёзд.
Звёзды без лучистой зоны
У звёзд главной последовательности, имеющих малую массу (менее 0,26 массы Солнца) — красных карликов, зона конвекции занимает весь объём звезды. Лучистая зона отсутствует и у молодых звёзд малой массы (до трёх масс Солнца), ещё не завершивших процесс гравитационного сжатия и находящихся на подходе к главной последовательности. У красных гигантов зона конвекции также простирается непосредственно до ядра.
Ссылки
- Конвекция — Физика Космоса: Маленькая энциклопедия
 Солнце | ||
|---|---|---|
| Структура | Ядро·Зона лучистого переноса· Конвективная зона |  |
| Атмосфера | Фотосфера·Хромосфера·Солнечная корона | |
| Расширенная структура | Гелиосфера (Гелиосферный токовый слой·Граница ударной волны) ·Гелиосферная мантия·Гелиопауза· Головная ударная волна | |
| Относящиеся к Солнцу феномены | Солнечное затмение·Солнечная активность (Солнечные пятна·Солнечные вспышки·Корональные выбросы массы) ·Солнечная радиация (Вариации солнечного излучения) ·Корональные дыры· Корональные петли ·Факелы·Гранулы·Флоккулы·Протуберанцы и волокна·Спикулы·Супергрануляция·Солнечный ветер·Волна Мортона | |
| Связанные темы | Солнечная система·Солнечное динамо·Звёздная эволюция | |
| Спектральный класс: G2 | ||
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Конвективная зона» в других словарях:
конвективная зона — Солнца, слой толщиной 150 200 тыс. км, расположенный непосредственно под фотосферой; вещество этого слоя, находясь в конвективном движении, переносит энергию из глубин Солнца к его поверхности; ячеистая структура конвективных потоков во многом… … Энциклопедический словарь
КОНВЕКТИВНАЯ ЗОНА — Солнца, слой толщ 150 200 т. км, расположенный непосредственно под фотосферой; в во этого слоя, находясь в конвсктивиом движении, переносит энергию из глубин Солнца к его поверхности; ячеистая структура конвективных потоков во многом определяет… … Естествознание. Энциклопедический словарь
КОНВЕКТИВНАЯ ЗОНА Солнца — слой толщиной 150 200 тыс. км, расположенный непосредственно под фотосферой; вещество этого слоя, находясь в конвективном движении, переносит энергию из глубин Солнца к его поверхности; ячеистая структура конвективных потоков во многом определяет … Большой Энциклопедический словарь
Зона конвекции — Зона конвекции область Солнца (или более обще, звезды) в которой перенос энергии из внутренних районов во внешние происходит главным образом путём активного перемешивания вещества конвекции. Содержание 1 Расположение и строение 2 Конвективные… … Википедия
Зона лучистого переноса — Строение Солнца Зона лучистого переноса средняя зона Солнца. Располагается непосредственно над солнечным ядро … Википедия
Зона радиации — Строение Солнца Зона лучистого переноса средняя зона Солнца. Располагается непосредственно над солнечным ядром. Выше зоны лучистого переноса находится конвективная зона. Нижней границей зоны считают линию, ниже которой происходят ядерные реакции … Википедия
КОНВЕКТЙВНАЯ ЗОНА — звезды область звезды с развитой конвекцией, являющейся осн. фактором переноса тепла и выравнивания хим. состава. У звёзд главной последовательности с массами имеются конвективные оболочки, толщина к рых увеличивается с уменьшением массы, так что … Физическая энциклопедия
Солнце — У этого термина существуют и другие значения, см. Солнце (значения). Солнце … Википедия
Светило — Солнце Основные характеристики Среднее расстояние от Земли 1,496×1011 м (8,31 световых минут) Видимая звёздная величина (V) −26,74m … Википедия
Звезда — У этого термина существуют и другие значения, см. Звезда (значения). Плеяды Звезда небесное тело, в котором идут, шли или будут идти … Википедия
Источник
Тест по астрономии: Внутреннее строение звёзд (Чаругин, 10-11 класс)
ТЕСТ ПО АСТРОНОМИИ: ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗВЁЗД (ЧАРУГИН, 10-11 КЛАСС)
Просмотр содержимого документа
«Тест по астрономии: Внутреннее строение звёзд (Чаругин, 10-11 класс)»
| ТЕСТ ПО АСТРОНОМИИ: ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗВЁЗД (ЧАРУГИН, 10-11 КЛАСС) | |
| 1. Выберите верное утверждение. А. Чем больше масса звезды, тем ниже температура её недров и быстрее темп выделения энергии Б. Чем больше масса звезды, тем выше температура её недров и быстрее темп выделения энергии В. Чем больше масса звезды, тем выше температура её недров и медленнее темп выделения энергии | 6. От чего главным образом зависит эффективность термоядерных реакций звёзд? А. От температуры Б. От продолжительности синтеза В. От происхождения звёзд |
| 2. Где начинается конвективная зона у звёзд, более массивных, чем Солнце? А. С поверхности звезды Б. Из центра звезды В. С нижних слоёв поверхности звезды | 7. За счёт синтеза каких элементов происходят термоядерные реакции звёзд? А. Гелия и водорода Б. Гелия и углерода В. Водорода и углерода |
| 3. Какой отличительной особенностью обладают красные гиганты и сверхгиганты? А. Отсутствие ядерных реакций в самом центре звезды, несмотря на высокие температуры Б. Наличие ядерных реакций в самом центре звезды, несмотря на низкие температуры В. Наличие ядерных реакций в нижних слоях поверхности звезды | 8. При какой температуре темп энерговыделения настолько большой, что излучение не успевает уносить энергию из центральной части звезды? А. 15×10⁹ Б. 16×10¹⁵ В. 16×10⁹ |
| 4. Выберите верное утверждение о сверхгигантах и красных гигантах. А. Во внешних слоях ядра из гелия образуется водород, глубже из водорода образуется углерод, затем из углерода — кислород Б. Во внешних слоях ядра из водорода образуется углерод, глубже внешних слоёв ядра из углерода образуется гелий, затем из гелия— кислород В. Во внешних слоях ядра из водорода образуется гелий, глубже внешних слоёв ядра из гелия образуется углерод, затем из углерода — кислород | 9. Какой процесс происходит в звезде, когда темп энерговыделения настолько большой, что излучение не успевает уносить энергию из центральной части звезды? А. Конвекционный перенос Б. Конвективный перенос В. Термический перенос |
| 5. Что образуется при термоядерных реакциях у очень массивных сверхгигантов и красных гигантов? А. уран Б. железо В. кюрий | 10. Где происходят ядерные реакции в красных гигантах и сверхгигантах? А. В центре ядра Б. В тонких слоях вокруг плотного центрального ядра В. В глубоких слоях поверхности звезды |
Ответы 1. Выберите верное утверждение. Чем больше масса звезды, тем выше температура её недров и быстрее темп выделения энергии
2. Где начинается конвективная зона у звёзд, более массивных, чем Солнце? Из центра звезды
3. Какой отличительной особенностью обладают красные гиганты и сверхгиганты? Отсутствие ядерных реакций в самом центре звезды, несмотря на высокие температуры
4. Выберите верное утверждение о сверхгигантах и красных гигантах. Во внешних слоях ядра из водорода образуется гелий, глубже внешних слоёв ядра из гелия образуется углерод, затем из углерода — кислород
5. Что образуется при термоядерных реакциях у очень массивных сверхгигантов и красных гигантов? железо
6. От чего главным образом зависит эффективность термоядерных реакций звёзд? От температуры
7. За счёт синтеза каких элементов происходят термоядерные реакции звёзд? Гелия и водорода
8. При какой температуре темп энерговыделения настолько большой, что излучение не успевает уносить энергию из центральной части звезды? 16×10⁹
9. Какой процесс происходит в звезде, когда темп энерговыделения настолько большой, что излучение не успевает уносить энергию из центральной части звезды? Конвективный перенос
10. Где происходят ядерные реакции в красных гигантах и сверхгигантах? В тонких слоях вокруг плотного центрального ядра
Источник
Урок астрономии. Основные характеристики звезд
Температура и цвет звёзд
Имеется связь между звёздной величиной и освещённостью, создаваемой звездой:
Определения температур поверхности звёзд показали, что от температуры поверхности звезды зависит её видимый цвет и наличие спектральных линий поглощения тех или иных химических элементов в её спектре.
По температуре, цвету и виду спектра все звёзды разбили на спектральные классы, которые обозначаются буквами O, B, A, F, G, K, M.
Спектральная классификация звёзд
1.При температуре около 3000 К существуют молекулярные соединения, которые и вызывают в спектре фотосферы звезды полосы поглощения.
2.При температуре 6000 К многие металлы ионизуются, и поэтому в спектрах появляются линии ионизированных металлов.
3.Если температура фотосферы близка к 10 000 К, то энергии излучения вполне достаточно, чтобы возбуждать почти все атомы водорода, поэтому в спектрах А-звёзд водородные линии поглощения особенно интенсивны.
4.При температуре около 20 000 К значительная часть атомов водорода ионизована и спектральные водородные линии поглощения ослаблены. Зато такая температура вызывает активное возбуждение атомов гелия.
5.При температуре около 30 000 К уже многие атомы гелия ионизованы, а атомы кислорода и азота претерпевают многократную ионизацию, поэтому в спектрах О-звёзд хорошо проявляются спектральные линии, соответствующие этим ионам.
Диаграмма Герцшпрунга — Рессела
Массы звёзд
Массы звезд удалось измерить только у звёзд, входящих в состав двойных систем. Масса определялась по параметрам орбит звёзд и периоду их обращения вокруг друг друга с использованием третьего обобщённого закона Кеплера.
Массы всех звёзд лежат в пределах:
Для звёзд главной последовательности имеется связь между массой звезды и её светимостью: чем больше масса звезды, тем больше её светимость.
ПОДУМАЙ
Внутреннее строение звёзд
У всех звёзд главной последовательности источником энергии являются термоядерные реакции синтеза гелия из водорода. Но эффективность этих реакций сильно зависит от температуры: чем больше масса звезды, тем выше температура в её недрах и тем выше темп выделения энергии.
Звёзды главной последовательности
Звёзды с массами, меньшими или сравнимыми с солнечной, устроены как Солнце. При температурах в центре выше 16 ・ 10(в 6 степени) К темп энерговыделения настолько велик, что излучение не успевает уносить энергию из центральных областей звезды, и происходит конвективный перенос .
Нагретые массы вещества поднимаются к верхним слоям звезды, а охлаждённые опускаются вниз и вновь нагреваются, т. е. у звёзд более массивных, чем Солнце, отсутствует зона лучистого переноса энергии, а конвективная зона начинается прямо из центра звезды.
Красные гиганты и сверхгиганты
Отличительной особенностью этих звёзд является отсутствие ядерных реакций в самом центре, несмотря на высокие температуры. Ядерные реакции протекают в тонких слоях вокруг плотного центрального ядра.
Источник