Звезды и планеты
Чем планета отличается от звезды? Все дело в размере, составе небесных тел или же их поведении и влиянии на окружающее космическое пространство? И какой космический объект можно назвать звездой? Давайте узнаем это на примере Солнца, Земли и Солнечной системы.
В пределах Солнечной системы проживает только одна звезда – Солнце (74% водорода и 24% гелия). Показатели ее массы, давления и температурные отметки позволяют активировать процесс плавления, в котором атомы водорода трансформируются в гелий. В этот момент вырабатывается огромный энергетический всплеск. Если объект не выполняет подобных действий, то звездой не считается. Нижний рисунок показывает, что размер в космическом масштабе имеет знание. Проследите за сравнением размеров планет Солнечной системы, включая Землю, с Солнцем и более крупными звездами, вроде Сириуса, Арктура, Альдебарана, Ригель и Бетельгейзе.
Сравнение размеров планет и некоторых звезд
Большая часть планет по своему составу очень похожа на Солнце. Например, у Юпитера и Сатурна приблизительные водородно-гелиевые смеси. Но если это так, тогда почему они не вырабатывают звездный свет и вынуждены вращаться вокруг звезды? Все дело в массе. Юпитеру нужно быть в 80 раз массивнее, чтобы запустить процесс плавления.
Планеты вроде Земли совсем крошечные и представлены элементами с большой плотностью (железом, кремнием и кислородом). Газовые гиганты также могут похвастаться подобными составляющими, только в больших размерах. Например, в ядре Юпитера есть скалистый шар в 14-18 раз крупнее нашей планеты.
А что с орбитами планет и звезд? Тут все просто, пока не сталкиваешься с вариантами двойных или даже многократных звезд, где существует общий центр тяжести. Более того, планеты также бывают двойными и вращаются вокруг друг друга, а затем совершают обороты вокруг звезды.
Источник
ЯВЛЯЮТСЯ ЛИ ЗВЕЗДЫ ПЛАНЕТАМИ?
Вселенная – это мириады небесных тел, которым нет числа. Среди них самые знаменитые – это звезды и планеты. Два этих типа космических объектов неразлучны. Миллиарды лет назад они сомкнулись в бесчисленные “семейства” — планетные системы. В них планеты находят свои постоянные или не очень орбиты, чтобы кружить вокруг центральной звезды. Но вот вопрос, а можно ли планетами назвать и сами звезды?
СТРАННЫЙ ВОПРОС?
Не совсем. Ведь даже в далекой древности планеты называли блуждающими звездами, отделяя эти постоянно меняющие свое положение в небе светящиеся тела от тех, что постоянно находились в одних и тех же позициях. Как мы теперь знаем, от настоящих звезд. Астрономы далекого прошлого чувствовали разницу между этими объектами, однако в силу многих причин не имели возможности ни понять ее, ни объяснить. Но не стоит относиться к древним звездочетами снисходительно. Ведь их наблюдения и теории заложили основу для научных исследований, которые спустя века сделали знания о космическом пространстве доступными любому школьнику. К тому же, еще неизвестно, как на наши научные изыскания будут смотреть умудренные поколения будущего. Но не будем отвлекаться от темы.
Невооруженным глазом отличить планеты от звезд можно по этим признакам:
— планеты перемещаются, меняя положение;
— они испускают ровное сияние, как, например, Венера с ее белым свечением или Марс, чей кроваво-красный отсвет и дал ему имя бога войны;
— звезды, напротив, мерцают с непостоянной яркостью. Заметнее всего это морозными ночами и над полосой горизонта. При этом они способны переливаться разными цветами.
Все вышеперечисленное помогает различать планеты и звезды на глазок, но не дает исчерпывающего ответа на наш вопрос: в чем основные отличия этих объектов? Для этого нужно обратиться к научным данным.
СПОСОБНОСТЬ СВЕТИТЬСЯ
Это самая главная особенность звезд, которую невозможно оспорить. Они светятся. Планеты же этим свойством похвастать не могут. Но постойте. Внимательный читатель заметит, что всего пару абзацев выше мы говорили о некоем постоянном свечении от планет. Все так, только есть две оговорки.
Первая. Это свечение не принадлежит самим планетам. Они не рождают его, а лишь отражают от ближайшего солнца, выполняя роль этакого космического “зеркала”. Второй нюанс заключается в том, что в данном случае мы можем говорить лишь об отраженном свете планет нашей солнечной системы. Их мы можем видеть в ночном небе, не прибегая к специальной оптике. Планеты других систем без телескопа мы не увидим ни за что. Поэтому, как только наступает ночь, мы видим лишь мерцающие точки далеких солнц.
ЗАПРЕДЕЛЬНЫЙ ЖАР
Каждая активная звезда, или звезда главной последовательности – это самосветящийся газовый шар, раскаленный до невообразимых температур. Скажем, на поверхности нашего Солнца температура достигает 40 тысяч градусов, а в ее ядре – вообще творится настоящий термоядерный ад. В результате непрекращающейся цепной реакции рождается видимый свет. Это свойство объединяет все звезды Вселенной. На планетах же никаких термоядерных взрывов не происходит. Поэтому сами по себе они не излучают никакого света. Более того, составы планет отличаются немалым разнообразием. Есть твердые, газообразные, с атмосферой или почти без таковой (Меркурий, например), ледяные и горячие, покрытые океанами и пустынные, скалистые и равнинные, пригодные для жизни и полностью враждебные ей. Среди солнц такого разнообразия нет, хотя и они имеют свои категории, связанные с их эволюционными этапами.
Например, существуют белые, красные, коричневые и черные карлики, нейтронные, новые, сверхновые, двойные и переменные звезды. Или, например, есть отдельный класс – звезды Вольфа-Райе, в который входят солнца с очень высокой температурой и светимостью. В нашей галактике, Млечном Пути, таких всего лишь чуть больше двухсот. Одну из них, WR 124 из созвездия Стрелы можно наблюдать на всей территории нашей страны. Ee свечение настолько мощное, что создает вокруг сверхгорячую туманность.
ВЕЛИКАНЫ И ТЯЖЕЛОВЕСЫ
Все это – снова про звезды. Их размеры и массы грандиозны и оставляют далеко позади любые планеты. Разница достигает миллионов раз. Чтобы представить это на примере наглядного сравнения, достаточно рядом со средних размеров яблоком положить горошинку. Так можно понять соотношение размеров Солнца и Земли.
Гигантские размеры и чудовищная масса обеспечивает звезде право всегда “оставаться на месте” в космическом вакууме, заставляя кружиться вокруг себя другие тела. Отсутствие орбиты – это еще одна характерная черта любого светила.
А вот частой (хоть и не самой обязательной) характеристикой планет является наличие спутников. Фобос и Деймос – у Марса. Луна – у нашего дома, Земли.
САМОЕ ОЧЕВИДНОЕ
Мы уже вскользь касались этого, но теперь задержимся чуть дольше. У звезд нет и не может быть атмосферы. Любую возможность этого отрицают немыслимые температуры и химический состав светил, который по большей части включает такие газы как водород и гелий. Эти легкие элементы делают формирование атмосферы невозможным.
А ЧТО, ЕСЛИ.
Тем не менее, несмотря на все эти фундаментальные различия, планеты могут превращаться в звезды.
Астрономы предполагают, что это возможно при повышении массы отдельно взятой планеты. Как только ее массивность превысит размеры, скажем, нашего Солнца, это приведет к резкому увеличению давления в ядре и поднимет температуру до миллиона, а то и нескольких градусов. Это запустит термоядерные реакции, что в итоге родит новую звезду.
Кино-версию подобной трансформации можно увидеть в научно-фантастическом фильме “Космическая одиссея 2010”. В финале картины малой звездой становится Юпитер, что благоприятно влияет на климат его спутника Европы, превращая его в цветущий сад.
Так что отвечая на заданный в самом начале вопрос, можно сказать, что какие-то звезды и вправду могут оказаться планетами только бывшими.
ЗВЕЗДНАЯ РОДНЯ
И это подводит нас к такой мысли: насколько бы не отличались друг от друга звезды, планеты, их спутники, метеориты и кометы, а все же все они – родня. И даже мы, люди, тоже в известной степени находимся в родстве со звездами. Ведь все, что нас окружает, сотворено из звездной пыли. И в каждом из нас есть частичка самой близкой звезды, нашего Солнца.
Источник
Размеры звезд
Главными источниками света во Вселенной являются звезды. Более того, основной фабрикой энергии для жизни на Земле выступает ближайшая к нам звезда — Солнце. Многие из нас знают, насколько ничтожна наша голубая планета по сравнению с могучим светилом. Однако, каждый раз вспоминая соотношение объемов этих двух небесных тел невозможно не удивляться. Вдумайтесь, Солнце больше Земли более чем в миллион раз! Светила относятся к крупнейшим однофазным объектам космоса, но насколько могут разниться размеры звезд?
Обманчивые точки на небе
«Одиссей» — корабль на котором мы будем исследовать звезды
Взглянув на ночное небо каждый из нас может поразиться бесчисленному количеству светящихся точек. Будто на черной небесной глазури рассыпали мириады различных по размеру, светимости и цвету жемчугов. Смотря на верх ночью кажется, что все звездочки одного размера, за исключением планет, естественно. Условимся, что мы имеем некий компактный космический корабль, внешне похожий на истребитель. Он будет оснащен двигателем будущего, которому для работы хватит обычных по объему баков самолета и имя мы ему дадим незамысловатое — «Одиссей».
Так звезда или нет?
И так, наш «Одиссей» выходит на орбиту двойной звезды Глизе 229. Она находится всего в 19 световых годах от Солнца. Нас интересует Глизе 229 В, объект внешне меньше даже Юпитера. Мы задаем параметры в компьютер для выхода на орбиту. Но вдруг внезапно автопилот предупреждает нас, что корабль стремительно падает и введенные вручную данные ложны. Компьютер спешно корректирует тягу, да не чуть-чуть, а в разы. Вскоре выясняется, что Глизе 229 В хоть и меньше по геометрическим размерам чем Юпитер, но в 25 раз его тяжелее.
До настоящего момента идут споры, относить ли к звездам непонятные объекты, подобные коричневым карликам? В наши дни под ними подразумевают водородную субзвезду с размерами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 масс Солнца. Они сопоставимы с размерами Юпитера. В недрах коричневых карликов идут термоядерные процессы, так же, как и в звездах. Но выделение тепла идет в основном за счет реакции слияния изотопов легких ядер таких как литий, бериллий, бор, дейтерий. Вклад классического протонного термоядерного синтеза в общее тепловыделение невелико. Считается, что на коричневые карлики приходится большая часть звезд в космосе. Некоторые астрономы считают, что немаленькая доля темной материи может приходиться как раз на коричневые карлики. Ну что ж, летим дальше!
От самых маленьких
Размеры звезд Млечного пути
Зададимся вопросом, какие же размеры имеют самые маленькие члены этого класса космических объектов? Мы даем команду бортовому компьютеру лететь к ближайшей нейтронной звезде. Гиперскачок и вуаля, мы подлетаем к крохотной звезде со странным названием — RX J1856.5-3754.
RX J1856.5-3754 рентгеновский снимок телескопа Чандра
«Одиссей» завис высоко над поверхностью крохи, которая имеет диаметр всего 10-20 километров, но наши двигатели неистово набирают скорость, а информация с экранов говорит, будто мы на орбите Солнца! И здесь нас ждет первая неожиданность! Наименьшие представители звездного семейства, имеют диаметр порядка 15 километров. Но их масса превышает Солнечную. Только представьте, сколь плотным объектом будет нейтронная звезда. После элементарных математических расчетов становится ясно, что компактность упаковки вещества там превышает таковую атомного ядра.
Нейтронные звезды
Нейтронные звезды одной картинкой
Мы набираемся смелости и спускаемся ниже, чтобы лучше рассмотреть звезду, но в кабине начинает бить тревога, предупреждая нас о колоссальном магнитном поле.
Материалы по теме
Нейтронные звезды
Но это все известные факты. А вот есть еще одно экзотическое свойство нейтронных звезд. И связано оно в первую очередь с релятивистскими эффектами, суть которого заключается в том, что если вы посмотрите на нейтронную звезду с любого угла (сверху, снизу или перпендикулярно оси вращения) то увидите вы больше 50 % общей площади поверхности! В голове с трудом укладывается. Если этот эффект перенести на нашу планету, то вы смогли бы видеть то, что находится за горизонтом. В будущих статьях мы обязательно вернемся и к этому феномену, и ко многим другим поразительным явлениям. И для того, чтобы лучше их понять, разберем их на пальцах. Нейтронные звезды — это «скелеты» некогда живших звезд, у них нет источника энергии. Они скорее похожи на гигантские аккумуляторы, которые безвозвратно теряют энергию. Хорошо, пора взглянуть на еще один класс псевдозвезд.
Звезда ван Маанена
Звезда ван Маанена
«Одиссей» выходит на орбиту Звезды ван Маанена, ближайшего белого карлика в 14,1 световых годах от Солнца. Удручающее зрелище. Мы видим своего рода «труп» — остатки проэволюционировавшего светила. Размеры белых карликов не превышают одной сотой Солнечной, а масса сопоставима с ним. Белый карлик — это тусклое ядро погибшей звезды, которое светит лишь за счет остывания своего плазменного вещества. Между белыми карликами и нашим Солнцем есть один из самых крупных по численности составляющих звезд класс — красные карлики. Команда компьютеру, и мы в мгновение оказываемся на орбите Проксимы Центавра.
Небольшой красной звезде, понуро светящейся в безграничном космосе. Размеры и масса таких звезд не превышает лишь трети, а светимость в тысячи раз меньше Солнечной.
По мнению многих астрономов красные карлики составляют самый многочисленный класс «настоящих» звезд во Вселенной. Дело в том, что все вышеперечисленные звезды, на самом деле по-настоящему ими не являются. Только в красных карликах проходят классические протонные термоядерные реакции, позволяющие им существовать сотни миллиардов лет.
Эта невзрачная звезда, очень вероятно, намного переживет Солнце, и если человечество захочет найти в космосе звезду, что сможет нас приютить после гибели родной звезды, то далеко ходить не придется. По меркам космоса, конечно.
От Солнца до красных сверхгигантов
Давайте посмотрим на желтые карлики. Да-да, наше Солнце является желтым карликом! А если точнее, то его спектральный класс G2V. Такой тип звезд не очень многочисленен во Вселенной. Звезды подобного рода имеют массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца. После того как подобные нашему светилу звезды израсходуют водородное топливо, их размер увеличивается, и они становятся красными субгигантами и гигантами. Интересного мало и требуем от «Одиссея» продолжения банкета.
Бетельгейзе
ИК снимок Бетельгейзе
Мы оказываемся на орбите Бетельгейзе, расположенной в 500 световых годах от дома, на уровне 19 астрономических едениц от центра звезды. Глазам предстает неописуемая картина. Находясь от ядра этой звезды так же далеко как Уран от ядра Солнца мы видим, что красный диск звезды чуть ли не в сотни раз превосходит размеры Солнца, а цвет ее красный. Умирающая звезда. Если перевести возраст звезд на человеческую жизнь, то Солнцу было бы чуть за сорок лет. Бетельгейзе же уже старичок, доживающий свой век. Мы увлекаемся завораживающим видом, компьютер предупреждает нас, что нужно срочно покинуть пределы звезды, так как по данным спектральных наблюдений совсем скоро звезда будет светить ярче, что может навредить нашему маленькому кораблю. Красные гиганты нестабильны и их излучение может сильно варьироваться.
Альнитак
Альнитак, Альнилам и Минтака
Но если такие красные «толстяки» представляют собой уже престарелые звезды, то голубые гиганты и сверхгиганты очень даже молодые звезды. Корабль выходит на орбиту Альнитака, голубого гиганта в созвездии Ориона, повисшей в черном пространстве в 800 световых годах от Земли. Компьютер нас предупреждает, что смотреть на эту звезду можно только через видеокамеру со специальными фильтрами, так как ее светимость в 35 тысяч раз больше Солнечной! На самом деле голубые гиганты настолько горячи, что даже не успевают прожить жизнь по звездным меркам. Если желтые карлики доживают до 10 миллиардов лет, а красные теоретически могут протянуть и до 100, то голубые гиганты и сверхгиганты в буквальном смысле сгорают в мгновение ока. Что такое для звезды жизнь в 10 — 50 миллионов лет? Не смотря на их грозное название размеры более чем скромные. Всего-то не более 25 Солнечных радиусов. Радиус Альнитака в 18 раз больше Солнечного, так же, как и масса.
Антарес
Туманность рядом с Антаресом и Ро Змееносца
На просторах бесконечного космоса есть настоящие мастодонты в виде сверхгигантов. Покорный «Одиссей» переносит нас на высокую орбиту Антареса, ярчайшей звезды в созвездии скорпиона, в 600 световых годах от Солнца. Чтобы лучшее ее рассмотреть просим компьютер перейти на расстояние в 1,4 астрономических единицы от ядра, так сказать с запасом. Но система протестует, уверяя нас, что мы окажемся под поверхностью звезды. Да как так? Мы же будем на уровне эквивалента орбиты Марса от ядра Антареса. Но оказывается, что радиус красных сверхгигантов превышает Солнечный порой в 800 раз. Но масса Антареса всего лишь в 12,4 раза больше Солнечной, его газ очень разряжен.
UY Щита
UY Щита в сравнении с Солнцем
Перед завершением нашей экскурсии мы просим перенести «Одиссей» к самой большой звезде, известной на данный момент. И мы выходим на орбиту UY Щита, на таком расстоянии от ядра, на котором находится Сатурн от Солнца. И все же почти все поле нашего зрения затмевает красный гигантский диск звезды, которая в 1700 раз больше Солнца по радиусу, но всего в 40 раз тяжелее. Если бы мы поместили эту звезду в центр Солнечной системы, то она поглотила все планеты вплоть до Юпитера. Если сжать Землю до размеров сантиметра, то UY Щита в том же масштабе была почти 2 километра!
Что в итоге?
Размеры планет и звезд
Подводя итог важно отметить, что как масса, так и геометрические размеры звезд могут сильно отличаться. Одни обладают невообразимой плотностью, другие же наоборот, сильно разряжены. Звезды очень разнятся по светимости и цвету, температуре и срокам жизни. На размер звезд влияет сочетание двух сил — сила тяготения, что пытается сжать звезду, и давление разогретого внутри газа. В настоящее время теория эволюции звезд далека от своего совершенства.
Диаграмма Герцшпрунга — Рассела
Астрофизики не могут дать внятного ответа на банальный вопрос: «А на сколько большой и массивной может быть звезда?».
Материалы по теме
Можно ли увидеть черную дыру?
Конечно, есть фундаментальные ограничения, не позволяющие, например, существовать звезде размером с галактику. Звезды с массой от 8 до около 150 Солнечных проживают жизнь быстро, из-за того, что температура в их недрах колоссальна, и термоядерные реакции идут стремительно. Совсем недавно считалось, что пределом массы звезды является 150 масс Солнца. Но недавние исследования космоса показали, что и 300 Солнечных масс для звезды может быть не предел! В таких звездах кроме молниеносных реакций термоядерного синтеза возникают дополнительные флуктуации из-за взаимодействия пар частица-античастица. Такие супергигаганты могут взрываться еще до возникновения классического коллапса, попросту проходя процесс аннигиляции. Но все это пока теория.
Очень многое осталось за рамками этого повествования. Но всему свое время. А мы, пораженные столь разнообразными размерами звезд, усталые и довольные, даем команду «Одиссею» возвращаться на крохотную, но столь родную Землю.
‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Размеры звезд» title=»Размеры звезд»>
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Источник