Зоркі: віды зорак і іх класіфікацыя па колеры і памеры

Кожны чалавек ведае, як выглядаюць зоркі на небе. Малюсенькія, зіхатлівыя халодным белым святлом агеньчыкі. У старажытнасці людзі не маглі прыдумаць тлумачэння гэтай з'яве. Зоркі лічылі вачыма багоў, душамі памерлых продкаў, захавальнікамі і абаронцамі, аберагаюць спакой чалавека ў начной цемры. Тады ніхто і падумаць не мог, што Сонца - гэта таксама зорка.

Што такое зорка

Шмат стагоддзяў прайшло, перш чым людзі зразумелі, што ўяўляюць сабой зоркі. Віды зорак, іх характарыстыкі, уяўленні пра якія адбываюцца там хімічных і фізічных працэсах - гэта новая вобласць веды. Старажытныя астраномы нават выказаць здагадку не маглі, што такое свяціла на самай справе зусім не маленечкі агеньчык, а няўяўных памераў шар распаленага газу, у якім адбываюцца рэакцыі тэрмаядзернага сінтэзу. Ёсць дзіўны парадокс у тым, што нязыркі зорны святло - гэта асляпляльнае ззянне ядзернай рэакцыі, а ўтульнае сонечнае цяпло - жахлівы жар мільёнаў кельвінаў.

Усе зоркі, якія можна ўбачыць на небасхіле няўзброеным вокам, знаходзяцца ў галактыцы Млечны Шлях. Сонца - таксама частка гэтай зорнай сістэмы, прычым размешчана яно на яе ўскраіне. Немагчыма сабе ўявіць, як выглядала б начное неба, калі б Сонца знаходзілася ў цэнтры Млечнага Шляху. Бо колькасць зорак у гэтай галактыцы - больш за 200 мільярдаў.

Крыху пра гісторыю астраноміі

Старажытныя астраномы таксама маглі б расказаць незвычайнае і цікавае пра зоркі на небе. Ужо шумеры вылучалі асобныя сузор'я і задыякальны круг, яны ж ўпершыню разлічылі дзяленне поўнага кута на 360 ^0. Яны ж стварылі месяцовы каляндар і змаглі сінхранізаваць яго з сонечным. Егіпцяне лічылі, што Зямля знаходзіцца ў цэнтры Сусвету, але пры гэтым ведалі, што Меркурый і Венера круцяцца вакол Сонца.

У Кітаі астраноміяй як навукай займаліся ўжо ў канцы ІІІ тысячагоддзі да н. э., а першыя абсерваторыі з'явіліся ў XII ст. да н. э. Яны вывучалі месяцовыя і сонечныя зацьменні, здолеў пры гэтым зразумець іх прычыну і нават разлічыўшы прагнозныя даты, назіралі метэарытныя патокі і траекторыі камет.

Старажытныя інкі ведалі адрозненні паміж зоркамі і планетамі. Ёсць ускосныя доказы таго, што ім былі вядомыя галілеевых спадарожнікі Юпітэра і візуальная размытасць абрысаў дыска Венеры, абумоўленая наяўнасцю на планеце атмасферы.

Старажытныя грэкі змаглі даказаць шарападобная Зямлі, вылучылі здагадка аб гелиоцентричности сістэмы. Яны спрабавалі разлічыць дыяметр Сонца, няхай і памылкова. Але грэкі былі першымі, хто ў прынцыпе выказаў здагадку, што Сонца больш Зямлі, да гэтага ўсё, належачы на візуальныя назіранні, лічылі інакш. Грэк Гиппарх ўпершыню стварыў каталог свяцілаў і вылучыў розныя віды зорак. Класіфікацыя зорак у гэтым навуковай працы абапіралася на інтэнсіўнасць свячэння. Гиппарх вылучыў 6 класаў яркасці, усяго ў каталогу было 850 свяцілаў.

На што звярталі ўвагу старажытныя астраномы

Першапачатковая класіфікацыя зорак грунтавалася на іх яркасці. Бо менавіта гэты крытэр з'яўляецца адзіна даступным для астранома, збройнага толькі тэлескопам. Самыя яркія або валодаюць унікальнымі бачнымі ўласцівасцямі зоркі нават атрымлівалі ўласныя імёны, прычым у кожнага народа яны свае. Так, Дэнэб, Рыгель і Алгол - назвы арабскія, Сірыўс - лацінскае, а Антарес - грэцкае. Палярная зорка ў кожным народзе мае ўласную назву. Гэта, бадай, адна з самых важных у «практычным сэнсе» зорак. Яе каардынаты на начным небасхіле нязменныя, нягледзячы на кручэнне зямлі. Калі астатнія зоркі рухаюцца па небе, праходзячы шлях ад усходу да заходу, то Палярная зорка не мяняе свайго месцазнаходжання. Таму менавіта яе выкарыстоўвалі маракі і вандроўцы ў якасці надзейнага арыентыру. Дарэчы, насуперак распаўсюджанай памылцы, гэта зусім не самая яркая зорка на небасхіле. Палярная зорка вонкава ніяк не вылучаецца - ні па памерах, ні па інтэнсіўнасці святлення. Знайсці яе можна, толькі калі ведаць, куды глядзець. Яна размяшчаецца на самым канцы «дзяржальні каўша» Малой Мядзведзіцы.

На чым грунтуецца зорная класіфікацыя

Сучасныя астраномы, адказваючы на пытанне аб тым, якія віды зорак бываюць, наўрад ці стануць згадваць яркасць святлення або размяшчэнне на начным небасхіле. Хіба што ў парадку гістарычнага экскурсу або ў лекцыі, разлічанай на зусім ужо далёкую ад астраноміі аўдыторыю.

Сучасная класіфікацыя зорак грунтуецца на іх спектральным аналізе. Пры гэтым звычайна яшчэ паказваюць масу, свяцільнасць і радыус нябеснага цела. Усе гэтыя паказчыкі даюцца ў суадносінах з Сонцам, гэта значыць менавіта яго характарыстыкі прыняты ў якасці адзінак вымярэння.

Класіфікацыя зорак абапіраецца на такі крытэр, як абсалютная зорная велічыня. Гэта бачная ступень яркасці нябеснага цела без атмасферы, умоўна размешчанага на адлегласці 10 парсэк ад пункту назірання. Акрамя гэтага ўлічваюць пераменнасці бляску і памеры зоркі. Віды зорак у цяперашні час вызначаюцца іх спектральным класам і ўжо дэталёва - падклас. Астраномы Расэл і Герцшпрунга незалежна адзін ад аднаго прааналізавалі залежнасць паміж свяцільнасцю, абсалютнай зорнай велічынёй, тэмпературнай паверхняй і спектральным класам свяцілаў. Яны пабудавалі дыяграму з адпаведнымі восямі каардынатаў і выявілі, што вынік зусім не хаатычны. Свяціла на графіцы размяшчаліся выразна адрознымі групамі. Дыяграма дазваляе, ведаючы спектральны клас зоркі, вызначыць хаця б з прыблізнай дакладнасцю яе абсалютную зорную велічыню.

Як нараджаюцца зоркі

Гэтая дыяграма паслужыла наглядным доказам на карысць сучаснай тэорыі эвалюцыі дадзеных нябесных тэл. На графіцы выразна відаць, што самым шматлікім класам з'яўляюцца якія адносяцца да так званай галоўнай паслядоўнасці зоркі. Віды зорак, якія належаць да гэтага сегменту, знаходзяцца ў найбольш распаўсюджанай ў дадзены момант ва Сусвету кропцы развіцця. Гэта этап развіцця свяціла, пры якім энергія, затрачаных на выпраменьванне, кампенсуецца атрыманай падчас тэрмаядзернай рэакцыі. Працягласць знаходжання на дадзеным этапе развіцця вызначаецца масай нябеснага цела і працэнтным утрыманнем элементаў цяжэй гелія.

Агульнапрызнаная ў дадзены момант тэорыя эвалюцыі зорак абвяшчае, што на пачатковым этапе развіцця свяціла ўяўляе сабой Разраджаны гіганцкае газавае воблака. Пад уплывам ўласнай прыцягнення яно сціскаецца, паступова ператвараючыся ў шар. Чым мацней сціск, тым больш інтэнсіўна гравітацыйная энэргія пераходзіць у цеплавую. Газ распаляецца, і калі тэмпература дасягае 15-20 млн Да, у нованароджанай зорцы запускаецца тэрмаядзерная рэакцыя. Пасля гэтага працэс гравітацыйнага сціску прыпыняецца.

Асноўны перыяд жыцця зоркі

Спачатку ў нетрах юнага свяціла пераважаюць рэакцыі вадароднага цыклу. Гэта самы працяглы перыяд жыцця зоркі. Віды зорак, якія знаходзяцца на гэтым этапе развіцця, і прадстаўлены ў самай масавай галоўнай паслядоўнасці апісанай вышэй дыяграмы. Са часах вадарод ў ядры свяціла сканчаецца, ператварыўшыся ў гелій. Пасля гэтага тэрмаядзернай гарэнне магчыма толькі на перыферыі ядра. Зорка становіцца ярчэй, яе вонкавыя пласты значна пашыраюцца, а тэмпература паніжаецца. Нябеснае цела ператвараецца ў чырвоны гігант. Гэты перыяд жыцця зоркі нашмат карацей папярэдняга. Далейшая яе лёс вывучана мала. Ёсць розныя здагадкі, але пэўных ім пацверджанняў пакуль не атрымана. Самая распаўсюджаная тэорыя абвяшчае, што калі гелія становіцца занадта шмат, зорнае ядро, не вытрымліваючы уласнай масы, сціскаецца. Тэмпература расце да таго часу, пакуль ужо гелій не ўступае ў тэрмаядзерную рэакцыю. Жахлівыя тэмпературы прыводзяць да чарговага пашырэнню, і зорка ператвараецца ў чырвонага гіганта. Далейшы лёс свяціла, па меркаваннях вучоных, залежыць ад яго масы. Але тэорыі, якія тычацца гэтага, усяго толькі вынік камп'ютэрнага мадэлявання, ня пацверджаны назіраннямі.

астывае зоркі

Як мяркуецца, чырвоныя гіганты з малой масай будуць сціскацца, ператвараючыся ў карлікаў і паступова астываючы. Зоркі сярэдняй масы могуць трансфармавацца ў планетарныя туманнасці, пры гэтым у цэнтры такой адукацыі працягне сваё існаванне пазбаўленае знешніх пакроваў ядро, паступова астываючы і ператвараючыся ў белага карліка. Калі цэнтральная зорка крычаў значнае інфрачырвонае выпраменьванне, узнікаюць ўмовы для актывацыі ў пашыраецца газавай абалонцы планетарнай імглістасці касмічнага Мазер.

Масіўныя свяціла, сціскаючыся, могуць дасягаць такога ўзроўню ціску, што электроны літаральна пасталы ўціскалі ў атамныя ядра, ператвараючыся ў нейтроны. паколькі паміж гэтымі часціцамі няма сіл электрастатычнага адштурхвання, зорка можа сціснуцца да памераў некалькіх кіламетраў. Пры гэтым яе шчыльнасць перавысіць шчыльнасць вады ў 100 мільёнаў разоў. Такая зорка называецца нейтроннай і ўяўляе сабой, па сутнасці, велізарная атамная ядро.

Сверхмассивные зоркі працягваюць сваё існаванне, паслядоўна сінтэзуючы ў працэсе тэрмаядзерных рэакцый з гелія - вуглярод, затым кісларод, з яго - крэмній і, нарэшце, жалеза. На гэтым этапе тэрмаядзернай рэакцыі і адбываецца выбух звышновай. Звышновыя зоркі, у сваю чаргу, могуць ператварыцца ў оценённые альбо, калі іх маса досыць вялікая, працягнуць сціск да крытычнага мяжы і ўтварыць чорныя дзіркі.

памеры

Класіфікацыя зорак па памеры можа быць рэалізаваная дваяк. Фізічны памер зоркі можа вызначацца яе радыусам. Адзінкай вымярэння ў гэтым выпадку выступае радыус Сонца. Існуюць карлікі, зоркі сярэдняй велічыні, гіганты і звышгіганты. Дарэчы, само Сонца з'яўляецца як раз карлікам. Радыус нейтронных зорак можа дасягаць усяго некалькіх кіламетраў. А ў звышгіганты цалкам змесціцца арбіта планеты Марс. Пад памерам зоркі можа таксама разумецца яе маса. Яна цесна звязана з дыяметрам свяціла. Чым зорка больш, тым ніжэй яе шчыльнасць, і наадварот, чым свяціла менш, тым шчыльнасць вышэй. Гэты крытэр вирируется не так ужо моцна. Зорак, якія былі б больш ці менш Сонца ў 10 разоў, вельмі мала. Большая частка свяцілаў ўкладаецца ў інтэрвал ад 60 да 0,03 сонечных мас. Шчыльнасць Сонца, якая прымаецца за стартавы паказчык, складае 1,43 г / см ^3. Шчыльнасць белых карлікаў дасягае 10 ¹² г / см ^3, а шчыльнасць разрэджаных звышгігантаў можа быць у мільёны разоў менш сонечнай.

У стандартнай класіфікацыі зорак схема размеркавання па масе выглядае наступным чынам. Да малых адносяць ззяла з масай ад 0,08 да 0,5 сонечнай. Да умераным - ад 0,5 да 8 сонечных мас, а да масіўным - ад 8 і больш.

Класіфікацыя зорак. Ад блакітных да белых

Класіфікацыя зорак па колеры на самай справе абапіраецца не на бачнае свячэнне цела, а на спектральныя характарыстыкі. Спектр выпраменьвання аб'екта вызначаецца хімічным складам зоркі, ад яго ж залежыць яе тэмпература. Найбольш распаўсюджанай з'яўляецца Гарвардская класіфікацыя, створаная ў пачатку 20 стагоддзя. Згодна з прынятым тады стандартам класіфікацыя зорак па колеры мяркуе дзяленне на 7 тыпаў.

Так, зоркі з самай высокай тэмпературай, ад 30 да 60 тыс. Да, адносяць да свяцілам класа О. Яны блакітнага колеру, маса падобных нябесных тэл дасягае 60 сонечных мас (с. М.), А радыус - 15 сонечных радыусаў (с. р.). Лініі вадароду і гелія ў іх спектры досыць слабыя. Свяцільнасць падобных нябесных аб'ектаў можа дасягаць 1 млн 400 тыс. Сонечных свяцільнасць (с. С.).

Да зорак класа В адносяць ззяла з тэмпературай ад 10 да 30 тыс. К. Гэта нябесныя целы бел-блакітнага колеру, іх маса пачынаецца ад 18 с. м., а радыус - ад 7 с. м. Самая нізкая свяцільнасць аб'ектаў такога класа складае 20 тыс. с. с., а лініі вадароду ў спектры узмацняюцца, дасягаючы сярэдніх значэнняў.

У зорак класа А тэмпература вагаецца ад 7,5 да 10 тыс. Да, яны белага колеру. Мінімальная маса такіх нябесных тэл пачынаецца ад 3,1 с. м., а радыус - ад 2,1 с. р. Свяцільнасць аб'ектаў знаходзіцца ў межах ад 80 да 20 тыс. С. с. Лініі вадароду ў спектры гэтых зорак моцныя, з'яўляюцца лініі металаў.

Аб'екты класа F на самай справе жоўта-белага колеру, але выглядаюць белымі. Іх тэмпература вагаецца ў межах ад 6 да 7,5 тыс. Да, маса вар'іруецца ад 1,7 да 3,1 С.М., радыус - ад 1,3 да 2,1 с. р. Свяцільнасць такіх зорак вар'іруецца ад 6 да 80 с. с. Лініі вадароду ў спектры слабеюць, лініі металаў, наадварот, узмацняюцца.

Такім чынам, усе віды белых зорак трапляюць у межы класаў ад А да F. Далей, паводле класіфікацыі, ідуць жоўтыя і аранжавыя свяціла.

Жоўтыя, аранжавыя і чырвоныя зоркі

Віды зорак па колеры размяркоўваюцца ад блакітных да чырвоных, па меры паніжэння тэмпературы і памяншэнні памераў і свяцільнасці аб'екта.

Зоркі класа G, да якіх адносіцца і Сонца, дасягаюць тэмпературы ад 5 да 6 тыс. Да, яны жоўтага колеру. Маса такіх аб'ектаў - ад 1,1 да 1,7 с. м., радыус - ад 1,1 да 1,3 с. р. Свяцільнасць - ад 1,2 да 6 с. с. Спектральныя лініі гелія і металаў інтэнсіўныя, лініі вадароду ўсе слабым.

Свяціла, якія адносяцца да класа Да, маюць тэмпературу ад 3,5 да 5 тыс. К. Выглядаюць яны жоўта-аранжавымі, але праўдзівы колер гэтых зорак - аранжавы. Радыус гэтых аб'ектаў знаходзіцца ў прамежку ад 0,9 да 1,1 с. р., маса - ад 0,8 да 1,1 с. м. Яркасць вагаецца ад 0,4 да 1,2 с. с. Лініі вадароду практычна відаць, лініі металаў вельмі моцныя.

Самыя халодныя і маленькія зоркі - класа М. Іх тэмпература ўсяго 2,5 - 3,5 тыс. Да і здаюцца яны чырвонымі, хоць на самай справе гэтыя аб'екты памяранцава-чырвонага колеру. Маса зорак знаходзіцца ў прамежку ад 0,3 да 0,8 с. м., радыус - ад 0,4 да 0,9 с. р. Свяцільнасць - усяго 0,04 - 0,4 с. с. Гэта паміраюць зоркі. Халадней іх толькі нядаўна адкрытыя карычневыя карлікі. Для іх выдзелілі асобны клас М-Т.