Укажите последовательность стадий эволюции солнца остывание белого карлика сверхновая

Решебник по астрономии 11 класс на урок №25 (рабочая тетрадь) — Эволюция звёзд

вкл. 28 Ноябрь 2016 .

Решебник по астрономии 11 класс на урок №25 (рабочая тетрадь) — Эволюция звёзд

1. По данным, приведенным в следующей таблице, отметьте на диаграмме Герцшпрунга—Рессела (рис. 25.1) положение соответствующих звезд, а затем дополните таблицу недостающими характеристиками.

Нанесение положения звёзд на диаграмму иллюстрируется на примере Солнца. Звёзды наносим на пересечении координат светимости и температуры.

2. Используя диаграмму Герцшпрунга—Рессела (рис. 25.1), определите цвет, температуру, спектральный класс и абсолютную звездную величинузвезд, находящихся на главной последовательности и имеющих светимость (в светимостях Солнца), равную 0,01; 100; 10 ООО. Полученные данные занесите в таблицу.

3. Укажите последовательность стадий эволюции Солнца:

а) остывание белого карлика;
б) уплотнение масс газа и пыли;
в) сжатие в протозвезду;
г) гравитационное сжатие красного гиганта;
д) стационарная стадия (источник излучения — термоядерная реакция);
е) красный гигант с увеличивающимся гелиевым ядром.

б — в — г — д — е — а

4. При изучении масс звезд и их светимостей установлено, что для звезд, принадлежащих к главной последовательности, в интервале светимость (L) звезды пропорциональна четвертой степени ее массы: L

M 4 . Проведите необходимые расчеты и укажите на диаграмме Герцшпрунга—Рессела (рис. 25.1) местонахождение звезд, имеющих массу: 0.5, 5 и 10.

5. Расчеты показывают, что время t (в годах) пребывания звезды на главной последовательности диаграммы Герцшпрунгз— Рессела можно оценить по формуле t, где М — масса звезды в массах Солнца. Определите время пребывания звезды на главной последовательности (время жизни).

Источник

Эволюция Солнца

Наше Солнце – типичный пример звезды, эволюционировавшей из звездной туманности 4,6 миллиарда лет назад. Но как выглядит рождение и развитие Солнца? Давайте внимательно изучим этапы солнечной эволюции.

Рождение и эволюция Солнца

Солнце и все ближайшие планеты начали свое существование в гигантском облаке молекулярного газа и пыли. Примерно 4,6 миллиарда лет назад это облако под воздействием внешних сил (гравитационного поля ближайших звезд или выброса энергии сверхновой) начало сжиматься. Во время сжатия внутренние силы газа и взаимодействие частиц пыли сформировали участки пространства с большей плотностью материи. Эти скопления позже дадут начало жизни бесчисленного количества звездных систем, в том числе и нашей.

В процессе сжатия скоплений из-за сил взаимодействия частиц наша будущая звезда начала вращаться. Центробежная сила создала большой шар материи в центре и плоский диск из пыли и газа ближе к краю новосозданной системы. Из центрального шара позже образуется Солнце, а из диска – планеты и астероиды. В течение первых ста тысяч лет после сжатия газового облака Солнце было коллапсирующей протозвездой. Это продолжалось пока температура и давление звезды не привели к воспламенению ее центральной части – ядра. С этого момента наша звезда превратилась в светило типа Т Тельца – очень активную звезду с сильным солнечным ветром. Со временем Солнце постепенно стабилизировалось и обрело свою теперешнюю форму. Так началась жизнь нашей ближайшей звезды, но это лишь первый этап эволюции Солнца.

Основной этап эволюции Солнца

Солнце в собственном развитии находится на основном этапе жизни, как и большинство звезд во Вселенной. В ее ядре ежесекундно 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий и производится 4*1027 Ватт энергии. Этот процесс в ядре Солнца начался 4,6 миллиарда лет назад и не менялся с тех пор. Но запас гидрогена в звезде не безграничен: горючего светилу хватит еще на 7 миллиардов лет жизни.

Чем больше в звезде накапливается гелия, тем больше сгорает водорода. Следствием этого является больший выход энергии и увеличение яркости свечения. Вы едва ли заметите эти изменения в краткосрочной перспективе, но за последующий миллиард лет Солнце станет ярче на 10%. А это уже не обещает ничего хорошего Земле и другим планетам нашей системы.

Увеличение выхода энергии ядерного синтеза внутри Солнца за миллиард лет приведет к сильному парниковому эффекту на Земле, подобному тому, что происходит сейчас на Венере. Со временем влага, содержащаяся в атмосфере планеты, выветрится усиленным солнечным излучением.

Через 3,5 миллиарда лет Солнце будет ярче уже на 40%, чем сейчас. Температура на поверхности Земли увеличится настолько, что существование на ней жидкой воды станет невозможным. Океаны выкипят, и пар не задержится в атмосфере. Ледники растают, а снег останется лишь мифом давно забытых времен. Все условия для жизни на планете будут уничтожены безжалостным солнечным излучением. Наша голубая планета окончательно превратится в раскаленную высушенную Венеру.

Смерть звезды

Туманность Эскимос как наглядная картинка вероятной смерти нашего Солнца

Ничто не вечно. Это правило справедливо для всего: для нас, для нашего дома – Земли и для Солнца. Хоть конец Солнечной системы и не произойдет завтра и не выпадет на век кого-либо из живущих сегодня, когда-нибудь в далеком будущем звезда израсходует все топливо и отправится в последний путь, к забвению. Как же закончится развитие Солнца?

Примерно через 6 миллиардов лет Солнце израсходует все запасы водорода в ядре. После этого инертный гелий, накопившейся в ядре звезды, станет нестабильным и начнет коллапсировать под собственным весом. Вследствие этого ядро начнет нагреваться и уплотняться. Солнце начнет увеличивать свои размеры, пока не перейдет в стадию красного гиганта. Растущая звезда поглотит Меркурий, Венеру и, наверное, даже Землю. Но даже в случае, если наша планета уцелеет, жар от раскаленной звезды нагреет ее поверхность и превратит в настоящий ад для любой известной органической жизни.

Когда Солнце окончательно сгорит?

Последовательность ядерного синтеза внутри звезд

Смерть любой звезды, находящейся в стадии красного гиганта, не за горами. У Солнца будет еще достаточно температуры и давления, чтобы начать следующий этап ядерного синтеза: из гелия, который в этот раз будет топливом, синтезируется углерод. Этот этап займет около ста миллионов лет – до того момента, когда выгорит весь гелий. В конце оболочка станет нестабильной, и звезда начнет усиленно пульсировать. За весьма короткий промежуток времени эти пульсации выбросят в открытый космос большую часть атмосферы Солнца.

Когда от атмосферы недавнего гиганта ничего не останется, вместо большой и яркой звезды в пространстве повиснет белый карлик – небольшое, размером с Землю, светило из чистого карбона, по массе равное звезде. Алмаз размером с нашу планету будет еще долго светиться тепловым излучением, но этого недостаточно для ядерного синтеза. Со временем он остынет до температуры окружающей среды – пары градусов выше абсолютного нуля.

Так закончится жизнь нашего Солнца – одиноким алмазным постаментом.

Взорвется ли Солнце?

Крабовидная туманность — яркий пример остатка сверхновой

Нет ни одного реалистичного сценария, по которому Солнце бы взорвалось. Хоть нам она и кажется огромной, наша звезда невелика относительно невообразимо больших звезд, которыми полна Вселенная. Даже когда Солнце сжигает весь гидроген, она сначала растет, а потом уменьшается до размера небольшой планеты, медленно остывая триллионы лет.

Для того чтобы звезда взорвалась, ее масса должна значительно превышать массу Солнца. Если бы наша звезда была бы в десяток раз больше, тогда можно было бы говорить о взрыве. Сверхмассивные звезды после расходования водорода и гелия продолжают синтез более тяжелых элементов – вплоть до железа, синтез которого не сопровождается выделением энергии. Тогда внутреннее давление звезды, удерживавшее ее от воздействия гравитационных сил, исчезает, и звезда взрывается, выбрасывая в космос огромное количество энергии.

После взрыва от таких звезд остаются нейтронные звезды, которые быстро вращаются вокруг своей оси, или даже черные дыры.

Помните, масса Солнца слишком мала, чтобы когда-либо взорваться. И этого не произойдет, так что переживать не стоит.

Источник

Тест. Размеры и модели звёзд

Список вопросов теста

Вопрос 1

Укажите последовательность стадий эволюции Солнца.

Варианты ответов

• Уплотнение газа и пыли
• Сжатие в протозвезду
• Стационарная стадия (источник излучений — термоядерные реакции)
• Красный гигант
• Сверхновая
• Остывание белого карлика

Вопрос 2

Оцените плотность вещества нейтронной звезды, если её радиус равен 13 км, а масса в 2 раза больше массы Солнца (масса Солнца равна 2 ∙ 1030 кг).

Варианты ответов

• 4,3 ∙ 1026 кг/м3
• 2,4 ∙ 1027 кг/м3
• 4,3 ∙ 1023 кг/м3
• 2,4∙ 1025 кг/м3

Вопрос 3

Укажите тип звезды по её описанию

Варианты ответов

• Размеры звезды сравнимы с размерами Земли.
• Плотность вещества звезды превышает плотность атомного ядра.
• Холодная звезда, обладающая большими размерами и массой, но низкой плотностью вещества.
• Голубая (бело-голубая) звезда, источником энергии которой является углеродный цикл (CNO-цикл).

Вопрос 4

Укажите, что входит в модель горячей звезды главной последовательности.

Варианты ответов

• конвективное ядро
• зона лучистого переноса
• конвективная зона
• тонкий энерговыделяющий слой

Вопрос 5

Укажите, что не входит в состав белого карлика

Варианты ответов

• плотный ионизированный газ
• идеальный газ
• ядро
• всё из перечисленного входит в модель белого карлика

Вопрос 6

Укажите, что относится к модели красного гиганта

Варианты ответов

• изотермическое гелиевое ядро
• энерговыделяющий слой
• зона лучистого переноса
• конвективная зона
• плотный ионизированный газ, состоящий из атомных ядер

Вопрос 7

Какие звёзды обладают очень низкой плотностью?

Вопрос 8

Укажите основные физические характеристики, которыми белый карлик отличается от модели звезды солнечного типа.

Варианты ответов

• радиус
• плотность
• светимость
• масса

Вопрос 9

Субзвёздные объекты, температура которых не превышает 2000 К.

Варианты ответов

• коричневые карлики
• чёрные карлики
• горячие Юпитеры
• холодные солнца

Вопрос 10

Укажите расположение звёзд на диаграмме Герцшпрунга — Рассела начиная сверху

Источник

Эволюция Солнца: от рождения до гибели

Наше Солнце – одна из бесконечно многочисленных звезд класса G. Оно нам ежедневно светит, никак не меняется. Поэтому создается впечатление, что оно всегда было таким, таким и останется.

По факту, оно эволюционирует. По меркам человеческой жизни (и человеческой цивилизации, что уж скрывать) делает это наша звезда медленно. Но главное остается – оно когда-то возникло, когда-то исчезнет.

Посмотрим на этапы жизненного пути родного светила.

1. Рождение (4,6 млрд. лет назад)

Сколько проживет Солнце вообще, доподлинно не известно. В любом случае, триллион лет оно просуществует.

Что известно ученым однозначно – это сколько лет ему сейчас. Как показали расчеты, жизнь нашего светла началась 4,6 млрд. лет назад в плотном газовом облаке.

Под воздействием гравитации оно уплотнялось, пока не нагрелось до такого состояния, чтобы сформировать водородно-гелиевый шар. Сбросив с себя остатки непоглощенного вещества, оно засияло в космическом пространстве.

Остатки материи пошли на формирование планет и малых тел солнечной системы.

2. Основной этап (1-10 млрд. лет)

Сейчас Солнце находится в стандартном режиме работы: ежесекундно перерабатываются миллионы тон водорода. Он превращается в гелий. Параллельно гелий превращается в более тяжелые химические соединения.

Горение водорода постепенно раздувает звезду. Нам это не заметно, так как масса Солнца очень большая. Зато через 1 млрд. лет размер газового шара увеличится на 10-12 %.

Земля превратится в Венеру через 1-2 млрд. лет. Случится следующее: нагрев поверхности планеты приведет к вскипанию всей жидкой воды на планете. Парниковый эффект породит непригодные для жизни температуры в 200-400 градусов по Цельсию. Жизнь будет возможна только под землей.

Но, ядерный синтез не бесконечен.

Рано или поздно топливо на ядерные реакции закончится. Случится это через 4-5 млрд. лет.

3. Красный гигант (10,5-11 млрд. лет)

По мере истощения водорода центральная часть нашей звезды начнет уплотняться. Сила гравитации станет превалировать над давлением от ядерных реакций.

В результате, верхние слои звезды начнут расширяться. По прогнозам, размер Солнца увеличится настолько, что сможет достичь орбиты Земли.

В последние моменты истощения водорода произойдет схлопывание центральной части светила. Внешние слои будут отброшены за пределы солнечной системы.

По времени это займет достаточно мало: не более нескольких миллионов лет. По звездным меркам это быстро.

4. Белый карлик (0,12-1+ трлн. лет)

После образования белого карлика Солнце сможет существовать много времени. Жизнь таких звезд стабильна. 1 трлн. лет для них – норма. Все зависит от скорости остывания вещества.

Размер белого карлика будет равняться 5-10 тыс. км максимум. Для сравнения, сейчас диаметр Солнца составляет больше 1,3 млн. км. Произойдет сжатие в 100 раз по сравнению с сегодняшним размером.

5. Черный (темный) карлик

Звезды подобного вида пока что не обнаружены: это не удивительно. Вселенной всего 13 с лишним млрд. лет. Средняя же жизнь белого карлика, который формирует этот тип звезд – не менее 500 млрд. лет.

По сути, это конечная стадия бытия солнцеподобной звезды: холодное плотное вещество, которое многие триллионы лет будет рассеиваться в окружающем пространстве.

Подписывайтесь – способствуйте развитию канала.

Источник