Реферат «Происхождение и развитие галактик и звезд» по Концепциям современного естествознания (Шабалина А. А.)

Кирилл Николоев пт, 15.04.2016 22:02

Звезды – это огромные раскаленные солнца, но столь удаленные от нас по сравнению с планетами Солнечной системы, что, хотя они сияют в миллионы раз ярче, их свет кажется нам относительно тусклым. Звезды – мощные источники энергии. Их вещество представляет собой плазму, т.е. оно находится в ином состоянии, чем вещество в привычных для нас земных условиях. Плазма – это четвертое (наряду с твердым, жидким и газообразным) состояние вещества, представляющее собой ионизированный газ, в котором положительные (ионы) и отрицательные заряды (электроны) в среднем нейтрализуют друг друга.

Эволюция звезд – это изменение со временем физических характеристик, внутреннего строения и химического состава звезд. Современная теория эволюции звезд способна объяснить общий ход развития звезд в удовлетворительном согласии с данными наблюдений.

Ход эволюции звезды зависит от ее массы и исходного химического состава, который, в свою очередь, зависит от времени, когда образовалась звезда и от ее положения в Галактике в момент образования. Звезды первого поколения сформировались из вещества, состав которого определялся космическими условиями (почти 70% водорода, 30% гелия и ничтожная примесь дейтерия и лития). В ходе эволюции звезд первого поколения образовались тяжелые элементы (следующие за гелием в таблице Менделеева), которые были выброшены в межзвездное пространство в результате истечения вещества из звезд или при взрывах звезд. Звезды последующих поколений сформировались из вещества, содержавшего 3-4% тяжелых элементов.

Стадии образования звезд. В происхождении и эволюции космических тел выделяются три первых стадии образования звезд. Началом первой стадии считается предел уровня гравитационного сжатия, при котором энергия, передаваемая при столкновении атомов водорода, превосходит предел устойчивости водородного атома и он переходит в возбужденное квантовое состояние, а при возвращении в основное состояние излучает свет, делая водородное облако светящимся. При дальнем гравитационном сжатии наступает момент, когда атомы в центре сгустка сближаются так тесно, что их электронные оболочки начинают мешать друг другу, температура становится столь высокой, что электроны отрываются, и звезда начинает излучать огромное количество света всех длин волн, испускаемого свободно движущимися электронами и тесно сжатыми атомами.

Вторая стадия образования звезд характеризуется повышением температуры в центре шара до пяти миллионов градусов, что инициирует реакцию ядерного горения водорода с синтезом гелия, состоящего из двух протонов и двух нейтронов. При этом благодаря повышению температуры и развивающемуся противодавлению «тепло» вытекает из центра шара, разогревая внешнюю оболочку звезды до яркого белого свечения при температуре от 2 до 5 тысяч градусов. Горение водорода— процесс медленный, и происходит несколько миллиардов лет, прежде чем водород в середине звезды истощится, превратившись в гелий.

Третья стадия эволюции звезд начинается после «выгорания» большей части водорода, когда перестает действовать противодавление, уравновешивающее гравитационное сжатие. Это приводит к активизации сил тяжести и дальнейшему сжатию с ростом температуры. Наступает момент, когда в центре достигается температура, примерно равная 100 миллионам градусов, при которой начинается слияние трех ядер гелия в ядро углерода, состоящее из шести протонов и шести нейтронов. Гелий горит очень быстро и производит гораздо больше тепла, чем медленное горение водорода. Тепловое давление в центре не только останавливает сжатие, но и заставляет разлетаться остаток вещества звезд. На этой стадии звезда состоит из очень горячего и плотного центра, где идет ядерное горение, и гигантской сферы из очень разреженного материала, окружающего ядро. Большая часть этого вещества состоит из водорода, который избежал сгорания на второй стадии, так как не находился в горячем центре. В этой плотной горячей области ядерные реакции происходить не будут, но они будут довольны интенсивно протекать на периферии ядра, в сравнительно тонком слое. Вычисление показывает, что светимость звезды и ее размеры начнут расти. Звезда как бы «разбухает» и начнет сходить с главной последовательности, переходя в области красных гигантов. Цвет красных гигантов объясняется тем, что большая часть вещества находится так далеко от раскаленного центра, что светится красноватым, а не белым светом, как на второй стадии образования звезды. Далее оказывается, что звезды-гиганты с меньшим содержанием тяжелых элементов будут иметь при одинаковых размерах более высокую светимость.

Скачать файлы

Похожие документы