Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Еволюція.docx
Скачиваний:
18
Добавлен:
22.03.2015
Размер:
1.17 Mб
Скачать

Внутрішня будова зір

Оскільки надра зір недоступні безпосереднім спостереженнями, внутрішня будова зорі вивчається шляхом побудови теоретичних зоряних моделей, яким відповідають значення мас, радіусів і світностей, які спостерігаються у реальних зір. В основі теорії внутрішньої будови звичайних зір лежить уявлення про зорі як про газові кулі, що знаходяться в механічній і тепловій рівновазі, протягом тривалого часу не розширюються і не стискаються. Механічна рівновага підтримується силами гравітації, спрямованими до центру зір, і газовим тиском у надрах зір. Тиск зростає з глибиною, а разом з ним збільшуються густина і температура. Теплова рівновагу полягає в тому, що температура зір - у всіх її елементарних об’ємах - практично не змінюється з часом, тобто кількість енергії, що йде з кожного такого об’ємах, компенсується енергією, що в неї надходить, а також енергією, що виробляється там ядерними або іншими джерелами.

Температури звичайних зір змінюються від декількох тис. градусів на поверхні до десяти млн. градусів і більше в центрі. При таких температурах речовина складається з майже повністю іонізованих атомів, завдяки чому можна у розрахунках зоряних моделей застосовувати рівняння стану ідеального газу. При дослідженнях внутрішньої будови зорі істотне значення мають передумови про джерела енергії, хімічний склад зорі і про механізм переносу енергії.

Основним механізмом перенесення енергії в зорі є промениста теплопровідність. При цьому дифузія тепла з більш гарячих внутрішніх областей зорі назовні відбувається за допомогою квантів ультрафіолетового випромінювання, що випускається гарячим газом. Ці кванти поглинаються в інших частинах зорі і знову випромінюються; під час переходу в зовнішні, більш холодні шари, частота випромінювання зменшується. Швидкість дифузії визначається середньою величиною пробігу кванта, яка залежить від прозорості зоряної речовини, що характеризується коефіцієнтом поглинання. Основними механізмами поглинання у зорі є фотоелектричне поглинання і розсіяння вільними електронами.

Промениста теплопровідність є основним видом перенесення енергії для більшості зір. Однак у деяких частинах зорі істотну роль грає конвективний перенос енергії, тобто перенесення тепла масами газу, що піднімаються і опускаються під впливом різниці температури. У холодних зір повна іонізація наступає на більшій глибині, так що конвективна зона у них товще і охоплює більшу частину об’єму.

Хімічний склад речовини надр зір на ранніх стадіях їх розвитку подібний з хімічним складом зоряних атмосфер, який визначається з спектроскопічних спостережень. З плином часу ядерні реакції змінюють хімічний склад зоряних надр і внутрішня будова зорі змінюється.

Хімічний склад зір

У міру підвищення температури склад частинок, здатних існувати в атмосфері зорі, звичайно, спрощується. Спектральний аналіз зір класів О, B, A (температура від 50000 до 10000 К) показує в їх атмосферах лінії іонізованих водню і гелію і йони металів, в класі К (5000 С) виявляються вже радикали, а в класі М (3800 К) - навіть молекули оксидів.

Хімічний склад зорі відображає вплив двох факторів: природи міжзоряного середовища і тих ядерних реакцій, які розвиваються в зорі протягом її життя. Початковий склад зорі близький до складу міжзоряної матерії - газо-пилової хмари, з якої виникла зоря. Газо-пилові хмари не скрізь однаково. Цілком можливо, що зоря, яка з'явилася у певному місці Всесвіту, виявиться, наприклад, багатшою важкими елементами, ніж та, яка виникла в іншому місці.

Спектральне дослідження складу зір вимагає обліку безлічі чинників, до них відносяться сили тяжіння, температура, магнітні поля і т. п. Але навіть при виконанні всіх правил дослідження все-таки дані здаються неповними: адже спектральний аналіз належить до зовнішніх, поверхневих шарів зорі. Що відбувається в надрах цих далеких об'єктів, начебто недоступне для вивчення. Проте досвід показав, що в спектрах зір виявляються явні ознаки наявності тих елементів, які є продуктами ядерних реакцій (барій, технецій, цирконій) і можуть утворитися тільки в глибинах зорі. Звідси випливає, що зоряна речовина піддається процесам перемішування. З точки зору фізики, поєднати перемішування з рівновагою своєї величезної маси зоряної речовини досить важко, але для хіміка дані спектроскопії представляють безцінний матеріал, так як вони дозволяють зробити обґрунтовані припущення ходу ядерних реакцій в надрах космічних тіл.

Існують зорі, що мають підвищений вміст того чи іншого елемента. Так, відомі зорі з підвищеним вмістом кремнію (кремнієві зорі), зорі, в яких багато заліза (залізні зорі), марганцю (марганцеві), вуглецю (вуглецеві) і т. п. Зорі з аномальним складом елементів досить різноманітні. У молодих зір типу червоних гігантів виявлено підвищений вміст важких елементів. В одній з них знайдено підвищений вміст молібдену, в 26 разів перевищує його вміст у Сонця. Взагалі кажучи, вміст елементів, атоми яких мають масу, більшу маси атома гелію, поступово зменшується в міру старіння зорі. Разом з тим, хімічний склад зорі залежить і від місцезнаходження зорі в галактиці. У старих зорях сферичної частини галактики міститься трохи атомів важких елементів, а в тій частині, яка утворює своєрідні периферичні спіральні «рукави» галактики, і в її плоскої частини є зорі, щодо багаті важкими елементами. Саме у цих частинах і виникають нові зорі. Тому можна зв'язати наявність важких елементів з особливостями хімічної еволюції, що характеризує життя зорі.