Temperatura zvijezde. Koja je temperatura zvijezde

Zvijezde pripadaju najtoplijim objektima svemira. To je toplina našeg Sunca koja je omogućila život na Zemlji. No razlog za tako snažno zagrijavanje zvijezda dugo je ostao nepoznat ljudima.

Odakle dolazi toplina u zvijezdi?

Odgovor na tajnu topline zvijezde leži u njemu. To se ne odnosi samo na sastav svjetiljki - u doslovnom smislu, cijeli intenzitet zvijezde dolazi iznutra. Jezgra je vruće srce zvijezde u kojoj se odvija reakcija termonuklearne fuzije, najjača nuklearna reakcija. Ovaj proces je izvor energije za cijelo svjetlo - toplina iz središta se diže prema van, a zatim u vanjski prostor.

Dakle, temperatura zvijezde uvelike varira ovisno o mjernom mjestu. Primjerice, temperatura u središtu jezgre našeg Sunca doseže 15 milijuna stupnjeva Celzija - i već na površini, u fotosferi, toplina pada na 5 tisuća stupnjeva.

Ali tu je i zvijezda korona, najviši dio atmosfere zvijezde. Njegova je temperatura neuobičajeno visoka u usporedbi s zagrijavanjem donjih slojeva - na Suncu doseže 900 tisuća - 1 milijun stupnjeva Celzija. Znanstvenici još ne znaju točan razlog za takav skok, ali magnetsko polje sunca jasno je uključeno u to. Ona igra značajnu ulogu u formiranju konačne temperature površine zvijezde - ali više o tome kasnije.

Sunce je najobičnija zvijezda u Svemiru, pa su njezini temperaturni indeksi svojstveni većini vidljivih zvijezda. Međutim, ima i toplijih zvijezda: vruća površina zvijezda - plavi supergiganti, kao što je Jet u zviježđu Korma, dostiže 200.000 ° C! Strašno je zamisliti koliko je visoka temperatura u njihovoj jezgri - grijanje prolazi za stotinu milijuna stupnjeva Celzijusa. Crveni divovi, naprotiv, su hladniji - njihova fotosfera zagrijava se na samo 2,5-3 tisuće stupnjeva Celzija.

Kao što možete vidjeti, boja zvijezde je izravno određena njezinom temperaturom - što je zvijezda toplija, to je svjetlost bliža plavoj. Kriterij temperature boje odlučujući je za distribuciju zvijezda spektralnim klasama. To je ujedno i jedan od glavnih čimbenika položaja zvijezde na Hertzsprung-Russellovom dijagramu - moguće je pronaći zvijezde sa sličnim karakteristikama, kao i odrediti starost zvijezde.

Zašto je temperatura zvijezde toliko različita?

Doista, razlike u zagrijavanju jezgre zvijezde i njezine površine su iznenađujuće. Ako je sva energija Sunčeve jezgre ravnomjerno raspoređena po zvijezdi, površinska temperatura naše zvijezde bit će nekoliko milijuna stupnjeva Celzija! Ne manje izražene razlike u temperaturi između zvijezda različitih spektralnih klasa.

Činjenica je da je temperatura zvijezde određena s dva glavna faktora: stupnjem zračenja energije od strane jezgre i površinom zračeće površine. Razmotrite ih detaljnije.

Zračenje energije jezgrom

Iako se jezgra zagrijava do 15 milijuna stupnjeva, nije sva ta energija prenesena u susjedne slojeve. Samo se toplina koja je dobivena iz termonuklearne reakcije zrači. Energija gravitacijske kompresije, unatoč svojoj snazi, ostaje unutar jezgre. Prema tome, temperatura gornjih slojeva zvijezde određena je samo jačinom termonuklearnih reakcija u jezgri.

Ovdje razlike mogu biti kvalitativne i kvantitativne. Ako je jezgra dovoljno velika, u njoj se “sagori” više vodika. Na taj način energiju dobivaju mlade i zrele zvijezde veličine Sunca, kao i plavi divovi i supergiganti. Masivne zvijezde poput crvenih divova provode u nuklearnoj "peći" ne samo vodik, već i helij, ili čak ugljik i kisik.

Sinteza s jezgrama teških elemenata daje mnogo više energije. U okviru reakcije termonuklearne fuzije, energija se dobiva zahvaljujući višku mase spojenih atoma. Tijekom proton-protonske reakcije koja se odvija unutar Sunca, 6 jezgri vodika s atomskom masom 1 spojeno je u jednu jezgru helija s masom od 4 - otprilike, 2 viška jezgre vodika pretvaraju se u energiju. A kad ugljik gori, jezgre se sudaraju s masom koja je već 12 - odnosno, izlaz energije je mnogo veći.

Područje emitiranja

Međutim, zvijezde ne samo da stvaraju energiju, nego ih i troše. Prema tome, što više energije daje zvijezda, to je niža njezina temperatura. A količina energije koja se daje odbacuje određenu površinu emitirane površine.

Istinu o ovom pravilu možemo provjeriti iu svakodnevnom životu - rublje se brže suši ako se objesi na užetu. I površina zvijezde proširuje svoju jezgru. Što je gušći, što je viša njegova temperatura - i kada dostigne određenu razinu, vodik se zapali iz topline izvan zvjezdane jezgre.

Jezgre crvenih divova vrlo su guste, jer tamo ima mnogo helija. Ponekad je i on već "osvijetljen" termonuklearnom reakcijom. Stoga površina njihove površine premašuje područje Sunca za desetke tisuća ili čak milijun puta! Tako je fotosfera čak i najvećih crvenih divova dvostruko hladnija od površine sunca.

Razlike u površinskoj temperaturi

Druga važna točka - neka mjesta na površini iste zvijezde mogu imati različite temperature. Ljuljačke dosežu nekoliko tisuća stupnjeva Celzija! Sve ovisi o načinu prijenosa energije iz jezgre zvijezde. Astrofizičari razlikuju dva glavna - radijacijski prijenos i konvekciju:

Tijekom prijenosa zračenja, energija nuklearne fuzije ulazi iz središta zvijezde izravno kroz zvjezdanu tvar - u obliku zraka. Ovaj put je učinkovit u smislu očuvanja energije, ali vrlo spor. Ako je zona prijenosa zračenja smještena u središtu zvijezde, kao u našem Suncu, put zrake će potrajati nekoliko desetaka tisuća godina.

Konvekcija se temelji na tome da svi mi znamo da se prirodni zakon - tople tekućine i plinovi uzdižu i hladni - spuštaju se. A kako su zvijezde napravljene od plina, među njima se promatra konvekcija. Zvjezdana tvar koja se zagrijava na toplijim slojevima zvijezde, podiže se na hladnije zone zvijezde s nižim tlakom plina. Tu se energija prikupljena iznutra daje u obliku zračenja.

Položaj zona prijenosa zračenja i konvekcije ovisi o masi zvijezde. U zvijezdama čija je masa manja od sunčeve, prevladava samo konvekcija. Masivne svjetiljke prenose toplinu iz jezgre u vanjske slojeve konvekcijom, a na samu površinu prijenosom zračenja.

Sunce je suprotno: energija iz jezgre ostavlja kao zrake, a zatim je bačena na površinu konvektivnim strujama zvjezdane plazme. Tamo, u fotosferi, energija Sunca se opet pretvara u svjetlo - uključujući i vidljivo ljudskom oku.

I upravo zbog konvekcije dolazi do pada temperature na površini sunca. Mjesta u kojima se to događa također su vizualno istaknuta. Tri glavne vrste su baklje, mrlje i izbočine.

Svjetiljke su vruće i svijetle zone na suncu. Njihova temperatura je 1 do 2 tisuće stupnjeva Celzijusa iznad okolne površine.

Mjesta su hladnija i tamnija zona na fotosferi zvijezde. Zagrijavanje njihovog središta je manje od uobičajene temperature Sunca na 2000 ° C. Tu je i "sjena" oko mjesta, koja je već toplija - oni su samo 200–500 stupnjeva hladniji od okolne fotosfere.

Prominencije su erupcije zvjezdane tvari iz dubina koje se izdižu iznad sunčeve atmosfere. Iako su hladnije od Sunčeve korone, njihova je temperatura viša od fotosfere - do 15 tisuća stupnjeva Celzija.

Poput baklji, pojavljuju se mjesta s izbočinama na Suncu zbog magnetskih polja zvijezde koja prelaze fotosferu tijekom razdoblja povećane aktivnosti. Svjetiljke se pojavljuju na mjestima gdje magnetske linije ubrzavaju strujanje konvektivnog plina iz dubina Sunca. Prominencije imaju slično porijeklo - ali područje izlaza magnetskog polja je mnogo uže, a jačina magnetskih linija je veća. U mjestima, naprotiv, magnetsko polje usporava proces prijenosa topline - dakle, oni su prigušeni i hladniji.

Zbog blizine Sunca nama, ona ostaje jedina zvijezda na kojoj su takvi fenomeni promatrani. No budući da je priroda zvijezda vrlo slična, astronomi pretpostavljaju prisutnost mrlja i baklji na drugim svjetiljkama.

To je velika zvijezda u kojoj se stalno odvija termonuklearna fuzija, zbog čega se oslobađa toplina. Sastoji se od 70% vodika i 28% helija. Udio metala u njegovom sastavu je samo 2%. Temperatura Sunca u stupnjevima Celzija može dramatično varirati. Na nekim mjestima temperatura može biti samo 5,800 ° C (površina), au drugima 13,500,000 ° C (jezgra). Osim toga, na površini Sunca nalazi se ogromna količina tamnih mrlja i nekih drugih predmeta koji također imaju veliku varijaciju temperature.

Kako sunce oslobađa ovu količinu energije? Taj je proces prilično kompliciran. U unutarnjoj jezgri - termonuklearnoj reakciji, odnosno fisiji jezgara vodika pod visokim tlakom. Kao rezultat toga, sintetizira se jedna jezgra helija i oslobađa se velika količina energije. Kao što je poznato u ovom trenutku, Sunce je potrošilo oko pola svojih rezervi za vodik, preostale rezerve će biti dovoljno za još 5 milijardi godina. Kako se gorivo troši, zvijezda će postupno postati veća sve dok ne dosegne trostruko povećanje. Tada će Sunce postati mali "bijeli patuljak", ali mnogi planeti neće nestati, a Zemlja je jedna od njih. U svakom slučaju, u istraživačkim laboratorijima diljem svijeta, znanstvenici neprestano pokušavaju ponoviti sve te procese koji se događaju unutar zvijezde kako bi se što bolje istražilo ponašanje plazme u zemaljskim uvjetima.

Atmosfera sunca izlazi 500 kilometara od površine sunca. Taj se jaz naziva fotosfera. Zbog konvekcije, toplinski se tok povećava u fotosferu.

Osim fotosfere, tu je i kromosfera, čija je debljina oko 10 tisuća kilometara. Podijeljena je u dva glavna područja:

donja zauzima prostor do 1.500 km, njegova baza je neutralni vodik, njegova prosječna temperatura je 4000 ° C i raste s povećanjem nadmorske visine;
gornji je formiran odvojenim spiculama, koje se izbacuju iz donjeg dijela kromosfere na nadmorsku visinu do 10.000 km, pri čemu je temperatura ovdje znatno viša i dostiže 15.000 ° C. Osim toga, spektralnom analizom, znanstvenici su u svom sastavu mogli otkriti helij, kalcij i ionizirani vodik.

Kromosfera nije najgušća tvar, stoga se može promatrati samo tijekom potpune pomrčine Sunca ili uz pomoć posebnih visoko specijaliziranih filtera.

izbočenjima

Drugi važan dio sunčeve aktivnosti su prominencije. Zapravo, oni su gusta kondenzacija hladne (prema standardima Sunca) tvari koja drži magnetsko polje zvijezde. Ovisno o vrsti, izbočine mogu izgledati poput tamne mrlje, vlakna, i oblici drva ili grma. Promatrati ih postaju moguće uglavnom tijekom pomračenja ili kroz poseban protonski spektroskop. Kinetička temperatura izbočina kreće se od 15.000 do 25.000 stupnjeva Celzija.

Trenutno ne postoji jednoznačna teorija koja bi u potpunosti objasnila pojavu istaknutosti. Smatra se da te emisije nastaju zbog istovremenog djelovanja gravitacije, elektriciteta i magnetske sile.

zaključak

Kao što možete vidjeti, temperatura Sunca u stupnjevima Celzija može imati ogromne razlike. S jedne strane, zvijezda daje svjetlo, as druge, stalno pokušava uništiti cijeli svoj život, dovoljno je samo podsjetiti se sunčevog vjetra, koji neprestano vrši pritisak na magnetsko polje planeta.

Sunce - središte našeg Sunčevog sustava, je posebna plinska kugla, u čijem se središtu, za vrijeme termonuklearnih reakcija pretvaranja vodika u helij, stvara toplina. Oslobođena energija ostavlja Sunce kroz vidljivu površinu - turbulentnu fotosferu. Temperatura površine Sunca je različita u različitim područjima i slojevima. Temperatura gornjih slojeva je 5800 stupnjeva Celzija, temperatura solarne korone je 1.500.000 stupnjeva Celzija, a temperatura jezgre je 13.500.000 stupnjeva Celzija. Iznad površine sunca nalazi se složena atmosfera, koju čine fotosfera, kromosfera, korona i solarni vjetar.

Iako su drevni Kinezi zabilježili tamne formacije na Suncu prije dvije tisuće godina, samo je Galileo shvatio da se te točke kreću duž površine Sunca dok se okreću i nestaju. Godine 1828. Heinrich Schwabe iz Dessaua (Njemačka) tražio je hipotetski planet Vulkan, koji bi, kako je pretpostavljao, mogao postojati između Sunca i Zemlje. Međutim, umjesto toga otkrio je da se broj sunčevih pjega povremeno povećava i smanjuje. U prosjeku, ciklus solarne aktivnosti, određen brojem sunčevih pjega, iznosi 11 godina. Na Zemlji, indeks ciklusa sunčeve aktivnosti jesu prstenovi stabala.

Tipična sunčana pjega sastoji se od tamne sjene okružene svjetlijom penumbrom, iako često penumbra okružuje više od jedne sjene. Mjesta nastaju kada se magnetsko polje pojačava, što potiskuje izlaz energije. Zapravo, sunčeve pjege nisu toliko tamne. Sjena od 2000 stupnjeva Celzija hladnija je od fotosfere, a na pozadini svjetlijih susjednih područja postaje tamnija.

Sunčeve pjege mogu imati različite oblike i veličine, često tvoreći grupe. Velika skupina može imati promjer od 100 tisuća kilometara, što je 8 puta veće od promjera Zemlje! Čak i mnogo manje sunčeve pjege lako se detektiraju malim teleskopom. Kada promatrate sunčane aktivnosti, morate se sjetiti o sigurnosti.

Struktura sunca. Detaljna shema

Uz rotaciju Sunca, skupine sunčevih pjega kreću se s jednog ruba diska na drugi za oko 10 dana. Promatrajte sunčeve pjege, možda ne manje zanimljive od noćnog neba. Ironično, problem dnevnih promatranja povezan je sa samim Suncem. Zagrijava tlo i zrak, uzrokujući turbulentne struje i tako smanjuje kvalitetu slike u usporedbi s noćnim uvjetima.

U videozapisu, u visokoj rezoluciji, u raznim načinima snimanja, možete vidjeti kako izgleda sunce, kao i procese koji se odvijaju na površini:

Sunce pregrijava i uskoro će eksplozija progutati ne samo Zemlju, nego i ostatak Sunčevog sustava.

Sunce pregrijava i uskoro će eksplozija progutati ne samo Zemlju, nego i ostatak Sunčevog sustava.

Znanstvenici su zazvonili uzbunu nakon što je jedan međunarodni satelit snimio veliki bljesak na površini sunca. Promjer ogromne istaknutosti u isto vrijeme premašio je 30 promjera Zemlje, duljine - 350 tisuća km. Istina, oslobađanje solarne energije nije se dogodilo u smjeru našeg planeta, jer bi inače posljedice bile zamjetnije - opasni kvarovi elektroničke i komunikacijske opreme. Izbijanja su se dogodila 1. srpnja, a promatrali su ih astronomi iz NASA-e i Europske svemirske agencije koristeći SOHO orbitalnu solarno-heliosfernu opservatoriju.

Nizozemski astrofizičar Piers Van der Meer, stručnjak u Europskoj svemirskoj agenciji (ESA), smatra da je to golemo istaknuto mjesto siguran znak da je Sunce spremno eksplodirati u vrlo bliskoj budućnosti. Naravno, Zemlja će biti spaljena svim životima na njoj, i bit će apsolutno nemoguće pobjeći. "Baš kao da su donijeli kolač na vatru, on postaje crn i topi se", kaže stručnjak za tjedne vijesti iz svijeta.

Cijeli užas je da se sunce postupno zagrijava. Unutarnja temperatura Sunca bila je obično 27 milijuna stupnjeva celzijusa (15 milijuna Celzija). Ali sada je porastao na 49 milijuna (27 milijuna C). Tijekom proteklih 11 godina, Sunce je na putu, uznemireno podsjećajući na ono što se dogodilo Kepler Star, drugim riječima, nova zvijezda koja je izbila 1604, kaže dr. Van der Meer.

Možda globalno zagrijavanje na Zemlji, topljenje leda na Antarktiku, nije povezano s antropogenim zagađenjem, kao što se prije mislilo, nego s procesima koji se odvijaju na Suncu.

NASA je odbila potvrditi predviđanja europskih znanstvenika, a izvor povezan s Bijelom kućom rekao je: "Ne želimo da se sada panike šire."

Komentar: Ogromna istaknutost 1. srpnja imala je mjesto za biti. Ali nije izazvao nikakav poseban alarm. Treperi na Suncu nisu neuobičajeni, ovaj je jedan od najmoćnijih u posljednje vrijeme, ali uopće nije najmoćniji. Pretpostavimo da je određeni nizozemski astrofizičar, impresioniran kozmičkom kataklizmom, stvarno predvidio kraj svijeta. Kaže se da unutarnja temperatura Sunca, odnosno temperatura njezine jezgre raste. Ali to je stvar koja se ne može izravno mjeriti. Temperatura u središtu Sunca "određena" je isključivo teoretskim modelima njegove unutarnje strukture. Različiti modeli daju nešto drugačije vrijednosti, ali najčešći iznosi 15 ili 16 milijuna Kelvina (otprilike isti i Celzij). Ova temperatura daje sintezu jezgre helija iz jezgara vodika. Sunce se smatra stacionarnom zvijezdom, koja praktički ne mijenja svoju svjetlost mnogo milijardi godina.

Analogija s bljeskovima supernove 1604 barem je čudesna. Nitko tada nije mogao proučavati unutarnje stanje zvijezde koja je prethodila bljesku.

Ako govorimo o nekim katastrofalnim promjenama na Suncu, onda je logičnije ukazati na promjenu temperature njegove površine ili svjetlosti. Tok sunčevog zračenja je vrlo konstantna količina, ova stvar se naziva solarna konstanta. Njezine varijacije nisu više od desetine postotka čak i unutar uobičajenog 11-godišnjeg ciklusa solarne aktivnosti, a već 0,1% može uzrokovati klimatske promjene na našem planetu.

Naravno, ako bi se to dogodilo, ne bi imao ni jedan nizozemski astrofizičar, već stotine laboratorija širom Zemlje. Dakle, govoriti o neoznačenom gotovo dvostrukom povećanju parametara je besmislica. Ili je to svjetska zavjera šutnje među astrofizičarima.

Tipičan način prodiranja takvih senzacija u najuglednije ruske internetske publikacije je zabavan. Na primjer, Cnews.ru prenosi ovu vijest pod nazivom "Nizozemski astrofizičar vjeruje da je ostalo još šest godina prije nego što je sunce eksplodiralo."

Zvijezde pripadaju najtoplijim objektima svemira. To je toplina našeg Sunca koja je omogućila na Zemlji. No razlog za tako snažno zagrijavanje zvijezda dugo je ostao nepoznat ljudima.

Odgovor na tajnu topline zvijezde leži u njemu. To se ne odnosi samo na sastav svjetiljki - u doslovnom smislu, cijeli intenzitet zvijezde dolazi iznutra. - ovo je vruće srce zvijezde u kojoj se odvija termonuklearna fuzijska reakcija, najjača nuklearna reakcija. Ovaj proces je izvor energije za cijelo svjetlo - toplina iz središta se diže prema van, a zatim u vanjski prostor.

Dakle, temperatura zvijezde uvelike varira ovisno o mjernom mjestu. Na primjer, temperatura u središtu naše jezgre doseže 15 milijuna stupnjeva Celzija - i već na površini, u fotosferi, toplina pada na 5 tisuća stupnjeva.

Zašto je temperatura zvijezde toliko različita?

Primarno ujedinjenje vodikovih atoma - prvi korak u procesu nuklearne fuzije

Činjenica je da je temperatura zvijezde određena s dva glavna faktora: razinom jezgre i površinom zračeće površine. Razmotrite ih detaljnije.

Zračenje energije jezgrom

Iako se jezgra zagrijava do 15 milijuna stupnjeva, nije sva ta energija prenesena u susjedne slojeve. Samo se toplina koja je dobivena iz termonuklearne reakcije zrači. Energija, unatoč svojoj snazi, ostaje unutar jezgre. Prema tome, temperatura gornjih slojeva zvijezde određena je samo jačinom termonuklearnih reakcija u jezgri.

Sinteza s jezgrama teških elemenata daje mnogo više energije. U okviru reakcije termonuklearne fuzije, energija se dobiva zahvaljujući višku mase spojenih atoma. Tijekom vremena koje se odvija unutar Sunca, 6 jezgri vodika s atomskom masom 1 spojene su u jednu jezgru helija s masom 4, grubo govoreći, 2 viška jezgre vodika pretvaraju se u energiju. A kad ugljik gori, jezgre se sudaraju s masom koja je već 12 - odnosno, izlaz energije je mnogo veći.