Презентация на тему Образование и эволюция звезд и планет

водорода (60…90%) и гелия (10…40%) и тяжелых элементов (0.1…3%).

Такие звезды называются звездами населения 1.
Тяжелые элементы образуются при вспышках т.н. новых звезд или при взрывах сверхновых.
Наше Солнце с 74% водорода, 24% гелия и 2% тяжелых элементов - звезда населения 1.
Звезды населения 2 образуются в основном из первичного водорода и гелия и содержат очень мало тяжелых элементов.

энергии частиц и соответствующим увеличением температуры. При температурах 107

К и плотности 100 г/см3 начинаются термоядерные реакции.
Протон-протонная цепочка (выделяется 27 МэВ).
p + p  d + e+ + 
d + p  23He + 
23He + 23He 24He + p + p
Является основным источником энергии Солнца (ежесекундно выделяется 4 1026 Вт).

углерода, то может осуществляться еще одна цепочка реакций, в

результате чего также происходит превращение четырех ядер водорода в гелий, а углерод служит катализатором - углеродно-азотным циклом. Такие звезды более массивные и яркие - Сириус, одна из самых ярких звезд Северного полушария.
Термоядерные реакции, протекающие внутри звезд, сопровождаются испусканием -квантов (ЭМ излучение), которые оказывают радиационное давление. Когда давление, обусловленное гравитацией, уравновешивается радиационным давление, сжатие звезды прекращается.

точкой, которая движется
по мере жизни и угасания
звезды.

Более массивные
оказываются более горя-
чими и яркими, а менее
массивные – холодными и
тусклыми. Для стабильных
звезд диаграмма
светимость-цвет образует
т.н. главную последовательность.

звезды она сжимается. Это приводит к увеличению температуры и

началу выгорания гелия.
При превращении гелия в углерод выделяется большое количество энергии, что приводит к увеличению радиационного давления. Внешние слои звезды расширяются.
Температура падает, излучаемый свет становится более красным, и звезда смещается вправо от главной последовательности. Этот процесс расширения идет до тех пор, пока диаметр заезды не увеличится в 200-300 раз, и звезда становится красным гигантом.

приведет к тому, что оно сначала сожжет Землю из-за

огромного количества выделившейся энергии, а затем в результате расширения поглотит ее останки. По расчетам астрономов до этого момента пройдет около 5 млрд лет.
Время пребывания обычной звезды в стадии красного гиганта составляет около 107 лет. Достигнув на этой стадии максимальных размеров, звезда быстро смещается влево на диаграмме светимость-цвет. В этот период у большинства звезд нарушается равновесие, и они начинают пульсировать, изменяя свою светимость. Далее эволюция идет в зависимости от массы звезды.

сол-нечной массы, то израс-ходовав ядерное топливо, звезда охлаждается и

в конце концов угасает. При этом она проходит через стадию неус-тойчивости, во время которой происходит периодическое возрастание светимости. Резкое возрастание свети-мости фиксируется как рождение новой звезды. Далее стадия «новой» звезды переходит в стадию белого карлика, затем, после дальнейшего охлаждения – в стадию красного карлика, и наконец – в черного карлика.

и белого карликов
Размер Солнца в сравнении с размерами красного

и белого гигантов

массы Солнца, кончается эффектным взрывом, и это считается рождением

сверхновой звезды.
После взрыва сверхновой возникают высокие давления и температуры, создаются условия для образования нейтронов.
Поскольку для нейтроном электростатическое отталкивание отсутствует, под действием тяготения нейтронное вещество коллапсирует, образуя маленький сверхплотный шар. Плотность в нем столь велика, что распад нейтрона оказывается запрещенным. Такие звездные тела называются нейтронными звездами.

там, где на старых фотографиях была лишь звёздочка 12-ой

величины.

являющиеся источником переменного радиоизлучения с частотой пульсации около 1

Гц. Они получили название пульсаров. Голд предложил модель, согласно которой пульсар – это вращающаяся нейтронная звезда. Время жизни пульсара 108 лет.
В начале 60-х годов были обнаружены радиоисточники, связанные с объектами голубого цвета, напоминающими звезды. Их назвали квазизвездами, или квазарами. Происхождение и строение квазаров в настоящее время неясно. Установлено, что для них характерно сильное красное смещение, следовательно можно предположить, что квазары – наиболее удаленные и быстро движущиеся объекты во вселенной.

Американский физик Уиллер в 1969 г. предложил термин черная

дыра для космического объекта со скрытой массой.
ЧД возникает в результате сжатия космического объекта, если его масса превышает массу Солнца в три раза. Звезда превращается в ЧД с радиусом примерно 3 км.
Никакое природный объект не может выйти за предела ЧД. У нее такое большое гравитационное поле, что даже ЭМ излучение не может ее покинуть.

Некоторые из таких систем, например Лебедь Х-1, являются еще

и мощными источниками рентгеновского излучения.
С поверхности видимой звезды "сдувается" вещество, которое падает на вторую, невидимую звезду, вращаясь по спирали и, сильно разогреваясь, испускает рентгеновское излучение.

ОТО, позволяющей для любого объекта, имеющего массу, рассчитать т.н.

гравитационный радиус, или радиус сферы Шварцшильда.
ЧД искривляет пространство и тормозит время. На расстоянии гравитационного радиуса время полностью останавливается с точки зрения удаленного наблюдателя.
В 1975 г. С.Хокинг показал, что гравитационное поле вблизи поверхности ЧД рождает из вакуума пары частиц, одна из которых захватывается ЧД, а другая улетает в окружающее пространство, т.е. ЧД постепенно рассеивается в космическом пространстве - круговорот материи во Вселенной.

тело (Солнце),
группу ближайших к нему планет (Меркурий, Венера,

Земля, Марс),
астероидный пояс из десятков тысяч более удаленных мелких планет (астероидов),
группу внешних планет (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун),
Плутон, который недавно был признан не планетой, а астероидом,
около 90 спутников планет, неопределенного числа комет и межзвездную среду в виде плазмы, космической пыли, ЭМ излучения и потоков элементарных частиц.

км, М=1.989 1030 кг) спектрального класса G-2 (Т=5800 К,

L=3.88 1026 Вт)– светящийся газовый шар, не имеющий четкой границы, плотность его убывает постепенно, но благодаря фотосфере создается иллюзия, что Солнце имеет поверхность.
Источник солнечной энергии – термоядерные реакции. Энергия из недр переносится излучением, а в тонком внешнем слое – конвекцией.
С конвективным движением связано существование т.н. солнечных пятен. Регулярные наблюдения за пятнами на Солнце ведутся с 1610 г. – изобретения телескопа.

высокой и низкой солнечной активности совпадают с изменением земного

климата. За весь охваченный исследованиями период Солнце никогда не было таким активным, как за последние 60 лет.
Большая часть светового потока Солнца испускается фотосферой в виде ЭМ излучения видимого и инфракрасного диапазона. Над фотосферой расположена корона Солнца – самая нестабильная оболочка Солнца. Горячая плазма, истекающая из короны, формирует солнечный ветер – поток ионов (90% - протоны, 4% - альфа-частицы) и электронов. Скорость солнечного ветра 800-900 км/с. Солнечный ветер и магнитное поле заполняют собой всю солнечную систему. Земля и другие планеты находятся фактически в короне Солнца.

массы Солнца.
Орбиты планет лежат примерно в одной плоскости.

Все планеты кроме Венеры вращаются с запада на восток, Венера вращается в противоположном направлении.
Планеты заметно отличаются по составу: гигантские внешние планеты содержат больше водорода, гелия, воды, метана, внутренние – больше тяжелых элементов. Как правило, по мере удаления от Солнца содержание компонент убывает по ряду: Fe, Ni  O, Si, Mg  H2O, CH4.
Состав метеоритов отражает состав остальных тел Солнечной системы. В метеоритах обнаружено около 100 различных минералов, 80 из них встречается на Земле. Преобладают каменные метеориты.

помимо водорода и гелия, тяжелых элементов свидетельствует о том,

что протопланетная среда возникла в результате взрыва сверхновой.
Первичная туманность участвует в общем вращении с Галактикой. При определенных условиях вращения, фрагменты первичной туманности могут сжиматься до образования одиночных устойчивых звезд типа Солнца.
В процессе эволюции каждой такой звезды вокруг нее формируется газопылевой диск. За примерно 106 лет центр диска превращается в относительно медленно вращающееся Солнце с массой 2 1030 кг, а быстро вращающаяся внешняя часть диска позднее превращается в систему планет, их спутников и астероидов с общей массой 0.1 массы Солнца.
Близость состава тел солнечной системы, движение этих тел по схожим орбитам указывает на общность формирования всей Солнечной системы.

остатки роя допланетных тел. Крупнейшие астероиды (> 100 км)

образовались еще до образования планет, а мелкие и средние образовались при столкновении и разрушении крупных. Происхождение комет связано с влиянием ближайших звезд на наиболее удаленные малые тела планетной системы, что еще больше смещало эти тела и вытягивало их орбиты.
Система спутников планет образовалась примерно по той же схеме, что и планетная система в целом. Исключение составляют спутники, вращающиеся в противоположном направлении. Таких спутников крайне мало, они есть только у Юпитера, Сатурна и Нептуна. Их происхождение связано с захватом планетами пролетавших рядом малых небесных тел.
Земля каждые сутки захватывает примерно 260 000 т метеоритного вещества.

Модель земных недр:
Твердая земная кора толщиной 30-60 км на

континентах и 3-17 км в океанах;
Мантия, достигающая глубины 3000 км;
Ядро земли, внешняя часть которого жидкая (до глубины 5000 км), а внутренняя часть радиусом 1500 км – предположительно твердая.

сферическая симметрия гравитационного поля. Из-за вращения и других причин

Земля не является точной сферой, а ближе к эллипсоиду вращения.
В ранний период образования протопланеты сперва конденсировались тяжелые частицы, образуя ядро, а затем на него оседали более легкие конденсаты в виде силикатов, постепенно образуя мантию планеты.
Жидкая фаза в недрах Земли присутствует до сих пор, что подтверждается выбросами лавы при извержении вулканов.

слоем мантии образует литосферу. Литосфера «плавает» на верхнем слое

мантии, называемом астеносферой.
Подстилающие земную кору слои пластичны и подвижны. В этих слоях имеют место горизонтальных и вертикальные перемещения вещества мантии, приводящие к разломам в земной коре, ее делению на фрагменты, к их взаимному перемещению и погружению в мантию. Такие фрагменты называются литосферными плитами. По линиям разломов имеет место вулканическая активность.

твердого и жидкого материала, в результате чего возникла первичная

атмосфера. Из нее конденсировалась вода – возникла гидросфера.
Атмосферу можно разделить на несколько слое:
Тропосфера (высота 8-17 км) обеспечивает круговорот воды в природе;
Стратосфера (до 55 км) содержит повышенную концентрацию озона, защищающего все живое от действия ультрафиолетовых лучей;
Ионосфера (выше 55 км) защищает от космического излучения и отражает радиоволны, обеспечивая глобальную радиосвязь.

изменение атмосферы наступило около 2 млрд лет назад и

связано с фотосинтезирующей деятельностью растений. В результате атмосфера обогатилась кислородом и стабилизировалась по составу, что в сочетании с прочими благоприятными условиями обеспечило возможность возникновения и развития разнообразных форм жизни на Земле.
Для жизни наиболее важна та часть Земли, в которой обитают живые существа, т.е. биосфера. Она включает в себя все живое, гидросферу, те области литосферы и атмосферы, в которых обнаруживается жизнь.

сжатие,
распад радиоактивных изотопов,
удары захватываемых Землей космических тел.

Последние источники были особенно важны на ранних
стадиях формирования Земли. Наиболее мощным и
распределенным по всему объему планеты было
выделение энергии радиоактивного распада
короткоживущих радиоактивных изотопов, почти
исчезнувших к настоящему времени.
Солнечное излучение нагревает только тонкий поверхностный слой планеты.

ЭМ излучение;
начиная с 10.5 минут – солнечные космические

лучи;
через 1-2 суток ударная волна магнитного поля – магнитная буря.
Последствия:
Ионизация верхних слоев атмосферы, разрушение озонового слоя, ухудшение радиосвязи, радиационная опасность.
А.Л.Чижевский в 1915 г. обратил внимание на циклическую связь между некоторыми эпидемиями и образованием солнечных пятен.
Влияние на процессы в биосфере Земли (динамика популяции животных, эпидемии, эпизоотии, количество сердечно-сосудистых кризов и т.д.)