Небесные звезды. Звёзды. Другие значения данного слова

Единицы измерения

Большинство звёздных характеристик как правило выражается в СИ , но также используется и СГС (например, светимость выражается в эргах в секунду). Масса, светимость и радиус обычно даются в соотношении с нашим Солнцем:

Для обозначения расстояния до звёзд приняты такие единицы как световой год и парсек

Большие расстояния, такие как радиус гигантских звёзд или большая полуось двойных звёздных систем часто выражаются с использованием астрономической единицы (а. е. ) - среднее расстояние между Землёй и Солнцем (150 млн км ).

Физические характеристики

Массы подавляющего большинства современных звёзд лежат в пределах от 0,071 масс Солнца (75 масс Юпитера) до 100-150 масс Солнца , возможно, первые звёзды были ещё более массивными. Температура в недрах звёзд достигает 10-12 млн .

Расстояние

Существуют множество способов определить расстояние до звезды. Но наиболее точный и основой для всех остальных методов является метод измерения параллаксов звёзд. Первым измерил расстояние до звезды Веги российский астроном Василий Яковлевич Струве в 1837 году. Определение параллаксов с поверхности Земли позволяет измерить расстояния до 100 парсек , а со специальных астрометрических спутников, таких как Hipparcos , - до 1000 пк. Если звезда входит в состав звездного скопления, то мы не сильно ошибемся, если примем расстояние до звезды равным расстоянию до скопления. Если звезда принадлежит к классу цефеид , то расстояние можно найти из зависимости период пульсации - абсолютная звездная величина. В основном, для определения расстояния до далеких звёзд используется фотометрия .

Масса

Достоверно определить массу звезды можно, только если она является компонентом двойной звезды . В этом случае массу можно вычислить, используя обобщенный третий закон Кеплера . Но даже при этом оценка погрешности составляет от 20 % до 60 % и, в значительной степени, зависит от погрешности определения расстояния до звезды. Во всех прочих случаях приходится определять массу по косвенным признакам, например, зависимости светимости и массы звезды. .

Химический состав

Крайне важной характеристикой является ее химический состав, как с точки зрения звезды, так и с точки зрения наблюдателя. И хотя доля элементов тяжелее гелия исчисляется не более чем несколько процентов, но они играют важную роль в жизни звезды. Благодаря им ядерные реакции могут замедляться или ускорятся, а это отразиться как на яркости, звезды, так и на цвете, так и на продолжительности жизни. Так чем больше металличность массивной звезды, тем меньше будет остаток при взрыве сверхновой. Наблюдатель, зная химический состав звезды, может довольно уверенно сказать время образования звезды. Так как все те трагические изменения, происходящие со звездой на протяжении ее жизни, не касаются поверхности звезды. Это всегда так мало массивных и средне массивных звезд, и почти всегда для массивных звезд.

Строение звёзд

Возникновение и эволюция звёзд

Звезда начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура газовой глобулы возрастает. Когда температура в ядре достигает нескольких миллионов Кельвинов , начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. В таком состоянии звезда пребывает большую часть своей жизни, находясь на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга - Рассела , пока не закончатся запасы топлива в её ядре. Когда в центре звезды весь водород превратится в гелий, термоядерное горение водорода продолжается на периферии гелиевого ядра.

В этот период структура звезды начинает заметно меняться. Её светимость растёт, внешние слои расширяются, а внутрениие наоборот, сжимаются. И до поры до времени яркость звезды тоже понижается. Температура поверхности снижается - звезда становится красным гигантом . На ветви гигантов звезда проводит значительно меньше времени, чем на главной последовательности. Когда масса её изотермического гелиевого ядра становится значительной, оно не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься; возрастающая при этом температура стимулирует термоядерное превращение гелия в более тяжёлые элементы.

Подавляющее большинство звёзд, и Солнце в том числе, заканчивают эволюцию, сжимаясь до тех пор, пока давление вырожденных электронов не уравновесит гравитацию . В этом состоянии, когда размер звезды уменьшается в сотню раз, а плотность становится в миллион раз выше плотности воды , звезду называют белым карликом. Она лишена источников энергии и, постепенно остывая, становится тёмной и невидимой.

У звёзд более массивных, чем Солнце, давление вырожденных электронов не может сдержать сжатие ядра, и оно продолжается до тех пор, пока большинство частиц не превратится в нейтроны , упакованные так плотно, что размер звезды измеряется километрами, а плотность в 280 трлн. раз превышает плотность воды. Такой объект называют нейтронной звездой; его равновесие поддерживается давлением вырожденного нейтронного вещества.

Схема эволюции одиночных звёзд

малые массы 0.08M sun	умеренные массы 0.5M sun		массивные звёзды 8M sun
	0.5M sun	3M sun	8M sun	M * >10M sun
горение водорода в ядре
гелиевые бел. карлики	вырожд. He ядро	невырожд. He ядро
	гелиевая вспышка
	спокойное горение гелия в ядре
	CO белый карлик		вырожд. CO ядро	невырожд. CO ядро
			углеродная дет.	горение углерода в ядре. CO в Fe
			горение углерода в ядре. C в O, Ne, Si, Fe, Ni..
			O,Ne,Mg… белый карлик или нейтронная звезда	чёрная дыра

Схема эволюции одиночных звёзд. По В. А. Батурину и И. В. Мироновой

Продолжительность эволюции звёзд

Классификация звёзд

Звёзды классифицируют по светимости, массе, температуре поверхности, химическому составу, особенностям спектра (спектральному классу) и кратности.

Кратные звёзды

Звёздные системы могут быть одиночными и кратными: двойными, тройными и большей кратности. В случае если в систему входит более десяти звёзд то принято её называть звёздным скоплением . Двойные (кратные) звёзды очень распространены. По некоторым оценкам более 70% звёзд в галактике кратные . Так среди 32 ближайших к Земле звёзд 12 кратных из которых 10 двойных в том числе и самая яркая из визуально наблюдаемых звёзд Сириус . В окрестностях 20 парсек от Солнечной системы из более 3000 звёзд, около половины - двойные звёзды всех типов

Обозначения звёзд

В прекрасно иллюстрированной Уранометрии (Uranometria, ) немецкого астронома И. Байера ( -), где изображены созвездия и связанные с их названиями легендарные фигуры, звёзды были впервые обозначены буквами греческого алфавита приблизительно в порядке убывания их блеска: α - ярчайшая звезда созвездия, β - вторая по блеску, и т. д. Когда не хватало букв греческого алфавита, Байер использовал латинский . Полное обозначение звезды состояло из упомянутой буквы и латинского названия созвездия. Например, Сириус - ярчайшая звезда в созвездии Большого Пса (Canis Major), поэтому его обозначают как α Canis Majoris, или сокращённо α CMa; Алголь - вторая по яркости звезда в Персее обозначается как β Persei, или β Per. Байер, однако, не всегда следовал введенному им правилу, и в байеровских обозначениях есть большое количество исключений.

Реакции термоядерного синтеза в недрах звёзд

Реакции термоядерного синтеза элементов - основной источник энергии большинства звёзд.

Самые известные звёзды

№	обозначение	название

Большинство из нас любит смотреть на ночное звездное небо. Оно притягивает наши взгляды своей завораживающей красотой, манит к себе. Предки наши считали, что по звездам можно предсказать судьбу и найти по ним дорогу домой. Звезды – это не только красивые огоньки в небе, служащие для написания гороскопов и являющиеся навигаторами. Так что же такое «звезда» на самом деле?

Звезда – это небесный объект, газовый шар, образующийся из газово-пылевой среды, включающей водород и гелий, в результате гравитационного сжатия. Среда эта распространяется неоднородно, благодаря чему появляются области повышенной плотности. Под действием гравитации среда сжимается, увеличивая температуру и плотность. Процесс сжатия и нагрева продолжается до тех пор, пока температура центральной области не достигнет нескольких миллионов градусов. Вследствие термоядерной реакции, освобождается некоторая часть энергии, после чего в центре звезды перерабатывается энергия, поддерживающая ее существование и излучение.

Температура звезд в центре составляет около миллиона Кельвинов, а на поверхности – несколько тысяч. Выделяемая в ходе термоядерных реакций энергия, служит основным источником энергии на планетах.

Кроме гелия и водорода звезды содержат в себе другие некоторые химические элементы. Астрономы называют их металлами. Например, кальций, натрий, магний, алюминий и кремний. Химический состав можно определить по линиям в спектрах. Выделение энергии в обычной звезде происходит за счет превращения водорода в гелий в самой ее сердцевине.

Звезда – это небесное тело, излучающее свет. Существует их во Вселенной очень и очень много. Они различаются по размерам, плотности и температуре. Бывают звезды «красные супергиганты», размер которых превышает Солнце, а плотность меньше, чем воздух, а бывают «белые карлики», по размерам сравнительны с нашей планетой и имеющие плотность в сотни тысяч раз больше, чем «супергиганты».

Из одной и теорий следует, что звезда, в течение своей жизни, проходит обе фазы. Ведь звезда образовалась из облака космической пыли, которое постепенно сжимается. Далее эта «среда» превращается в газообразную и становится «красным супергигантом». На этом сжатие не заканчивается, и звезда становится похожа по размеру и температуре на Солнце. В таком состоянии она остается миллиарды лет, излучая энергию, благодаря водороду.

Звезда разрушается, когда водород заканчивается. Происходят взрывы, и звезда превращается в «белого карлика». Когда запасы энергии исчерпываются полностью, звезда начинает гаснуть. В древности видели некую связь, систему между звездами. Так появились созвездия - некие группы звезд, фигуры, образованные с их помощью. Также звезды образуют галактики – совокупность звезд, звездных скоплений, пыли и темной материи.

Таким образом, звезда в первую очередь не путеводитель и не предсказатель будущего и судьбы человека. Она проходит некий жизненный цикл: она рождается, развивается, объединяется в группы-созвездия и умирает.

Невооруженным глазом на небе в безлунную ночь и вдалеке от города видно огромное количество звезд. При помощи телескопа можно наблюдать еще больше светил. Профессиональная аппаратура позволяет определить их цвет и размер, а также светимость. Вопрос «из чего состоят звезды?» на протяжении длительного времени в истории астрономии оставался одним из самых спорных. Однако и его удалось решить. Сегодня ученым известно, и другие звезды и как этот параметр меняется в процессе эволюции космических тел.

Метод

Определять состав светил астрономы научились только в середине XIX века. Именно тогда в арсенале исследователей космоса появился спектральный анализ. Метод основан на свойстве атомов различных элементов излучать и поглощать свет на строго определенных резонансных частотах. Соответственно на спектре видны темные и светлые полосы, расположенные на местах, характерных для данного вещества.

Разные источники света можно отличить по рисунку из линий поглощения и излучения. успешно применяется для определения состава звезд. Его данные помогают исследователям понять очень многие процессы, происходящие внутри светил и недоступные непосредственному наблюдению.

Из чего состоит звезда на небе?

Солнце и другие светила — это огромные раскаленные шары газа. Звезды состоят преимущественно из водорода и гелия (73 и 25% соответственно). Еще примерно 2% вещества приходится на более тяжелые элементы: углерод, кислород, металлы и так далее. В целом известные сегодня планеты и звезды состоят из того же материала, что и вся Вселенная, однако различия в концентрации отдельных веществ, массе объектов и внутренних процессах порождают все многообразие существующих космических тел.

В случае светил основными критериями различий между их типами являются масса и те самые 2 % элементов, которые тяжелее гелия. Относительная концентрация последних называется в астрономии металличностью. Величина этого параметра помогает определить возраст звезды и ее будущее.

Внутреннее строение

«Начинка» звезд не разлетается по Галактике благодаря силам гравитационного сжатия. Они же способствуют распределению элементов во внутренней структуре светил определенным образом. В центр, к ядру, устремляются все металлы (в астрономии так называют любые элементы тяжелее гелия). Звезда образуется из облака пыли и газов. Если в нем присутствуют только гелий и водород, то первый образует ядро, а второй — оболочку. В тот момент, когда масса достигает критической отметки, начинается и звезда зажигается.

Три поколения звезд

Ядра, состоящие исключительно из гелия, имели светила первого поколения (также их называют звездами населения III). Они образовались через некоторое время после Большого взрыва и характеризовались впечатляющими размерами, сравнимыми с параметрами современных галактик. В процессе синтеза в их недрах из гелия постепенно образовывались другие элементы (металлы). Такие звезды заканчивали свою жизнь, взрываясь сверхновой. Элементы, синтезированные в них, стали строительным материалом для следующих светил. Для звезд второго поколения (население II) характерна низкая металличность. Самые молодые из известных сегодня светил относятся к третьему поколения. В их число входит и Солнце. Особенность таких светил — более высокий показатель металличности по сравнению с предшественниками. Более молодые звезды учеными обнаружены не были, однако можно с уверенностью утверждать, что для них будет характерен еще больший размер этого параметра.

Определяющий параметр

То, из чего состоят звезды, влияет на продолжительность их жизни. Металлы, опускающиеся к ядру, влияют на термоядерную реакцию. Чем их больше, тем раньше загорается звезда и тем меньше будет размер ее ядра при этом. Следствием последнего факта является более низкое количество энергии, излучаемое таким светилом в единицу времени. Как результат такие звезды живут значительно дольше. Их запаса топлива хватает на многие миллиарды лет. Например, по подсчетам ученых Солнце сейчас находится на середине своего жизненного цикла. Оно существует уже около 5 млрд лет и столько же еще впереди.

Солнце согласно теории образовалось из газопылевого облака, насыщенного металлами. Оно относится к звездам третьего поколения или, как их еще называют, населения I. Металлы в его ядре помимо более медленного горения топлива обеспечивают равномерное выделение тепла, что стало одним из условий зарождения жизни на нашей планете.

Эволюция звезд

Состав светил непостоянен. Посмотрим, из чего состоят звезды на разных этапах своей эволюции. Но для начала вспомним, какие этапы проходит светило от момента появления до завершения жизненного цикла.

В начале эволюции звезды располагаются на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рассела. В это время основным топливом в ядре является водород, из четырех атомов которого образуется один атом гелия. Большую часть жизни звезда проводит именно в таком состоянии. Следующая стадия эволюции — красный гигант. Его размеры значительно больше изначальных, а температура поверхности, наоборот, ниже. Звезды типа Солнца заканчивают свою жизнь на следующей стадии — они становятся белыми карликами. Более массивные светила превращаются в нейтронные звезды или черные дыры.

Первая стадия эволюции

Термоядерные процессы в недрах являются причиной перехода светила с одной стадии на другую. Горение водорода приводит к увеличению количества гелия, а значит, размеров ядра и площади реакции. В результате температура звезды возрастает. В реакцию начинает вступать водород, ранее в ней не задействованный. Происходит нарушение баланса между оболочкой и ядром. Как следствие первая начинает расширяться, а второе — сужаться. При этом сильно возрастает температура, что провоцирует горение гелия. Из него образуются более тяжелые элементы: углерод и кислород. Звезда сходит с главной последовательности и превращается в красного гиганта.

Следующая часть цикла

Представляет собой объект с сильно раздувшейся оболочкой. Когда Солнце дойдет до этой стадии, оно займет все пространство вплоть до орбиты Земли. О жизни на нашей планете в таких условиях, конечно, говорить не приходится. В недрах красного гиганта синтезируется углерод и кислород. При этом светило регулярно теряет массу из-за звездного ветра и постоянной пульсации.

Дальнейшие события различаются у объектов со средней и большой массой. Пульсации звезд первого типа приводят к тому, что их внешние оболочки сбрасываются и образуют В ядре заканчивается топливо, оно остывает и превращается в белого карлика.

Эволюция сверхмассивных светил

Водород, гелий, углерод и кислород — не все, из чего состоят звезды с огромными массами на последней стадии эволюции. На этапе красного гиганта ядра таких светил сжимаются с огромной силой. В условиях постоянно растущей температуры начинается горение углерода, а затем и его продуктов. Последовательно образуются кислород, кремний, железо. Дальше синтез элементов уже не идет, поскольку формирование из железа более тяжелых ядер с выделением энергии невозможно. Когда масса ядра достигает определенной величины, оно коллапсирует. На небе загорается сверхновая. Дальнейшая судьба объекта вновь зависит от его массы. На месте светила может образоваться нейтронная звезда или черная дыра.

После взрыва сверхновой синтезированные элементы разлетаются в окружающем пространстве. Из них, вполне возможно, через некоторое время сформируются новые звезды.

Примеры

Особое чувство возникает, когда получается не только опознать на небе знакомые светила, но и вспомнить, к какому классу они относятся, из чего состоят. Посмотрим, из каких звезд состоит Большая Медведица. В астеризм ковш входят семь светил. Самые яркие из них — это Алиот и Дубхе. Второе светило представляет собой систему из трех компонентов. В одном из них уже началось горение гелия. Два других, как и Алиот, располагаются на главной последовательности. К этой же части диаграммы Герцшпрунга-Рассела относятся и Фекда с Бенеташем, также составляющие ковш.

Самая яркая звезда ночного неба, Сириус, состоит из двух компонентов. Один из них относится к главной последовательности, второй — белый карлик. На ветви красных гигантов расположился Поллукс (альфа Близнецов) и Арктур (альфа Волопаса).

Из каких светил каждая галактика состоит? Из скольки звезд сформирована Вселенная? На подобные вопросы довольно трудно ответить точно. Несколько сотен миллиардов светил сосредоточены в одном только Млечном пути. Многие из них уже попали в объективы телескопов и регулярно обнаруживаются новые. То, из каких газов состоят звезды, нам тоже в целом известно, однако новые светила часто не соответствуют сложившемуся представлению. Космос таит еще немало тайн и многие объекты и их свойства ждут своих первооткрывателей.

Глядя на ночное небо, мы видим множество сияющих звезд. Все дети думают, что звездочки маленькие и даже могут поместиться в ладошке, но взрослые знают, что это не так. А вот все ли смогут дать научное определение?

Давайте разберемся, что такое звезда с точки зрения астрономии.

Звезда в астрономии

Звезда в данной области означает светящееся небесное тело, которое видно в безоблачную ночь. Поскольку звезды отдалены от Земли на несколько тысяч километров, мы видим звезды лишь как светящиеся точки на небе. Если говорить научным языком, звезда представляет собой большой газовый шар, который излучает свет и удерживается в подвешенном состоянии собственной гравитацией, а также давлением, которое вырабатывается реакциями термоядерного синтеза.

Для чего нужны звезды?

С точки зрения астрономии звезды имеют немаловажную роль. Например, самая близкая к Земле звезда - Солнце - зарождает жизнь на Земле, заполняя ее необходимой энергией. Также Солнце дает нам тепло, которое порождает жизнь. Кроме того, нагревая и испаряя воду, Солнце участвует в образовании облаков, которые затем выпадают в виде осадков.

Скопление звезд излучает свет. Об этом можно прочитать в статье .

Виды звезд

Звезды можно делить на категории по нескольким признакам:

Цвету: голубые, бело-голубые, белые, желтые, желто-белые, оранжевые, красные.
Смене блеска: новые, сверхновые, гиперновые, LBV (яркие голубые переменные); ULX (ультраяркие рентгеновские источники). Различаются данные звезды быстротой смены цвета.
По составу и температуре.

Узнать о различиях звезд и планет можно в статье .

Другие значения данного слова

Словом «звезда» называют также:

Знаменитых и выдающихся людей в области искусства, науки или спорта: «Елена Исинбаева - звезда в прыжках с шестом». А в переносном значении звезда - это ничем не примечательный и заурядный человек: «Вон местная звезда пошла».
Геометрическую фигуру, в основе которой лежат треугольные выступы по окружности, а также предмет такой формы: свеча в форме звезды.
Офицерский знак различия на погонах, а также наградный орден (Орден Красной Звезды).
Морское животное. Чаще можно встретить словосочетание "морская звезда", что означает беспозвоночное животное класса иглокожих.

Вот такие значения может принимать слово «звезда». Другие значения слов можно найти в разделе

Звезды… Нет ничего прекрасней вида ночного неба темной безлунной ночью. Вдали от городских огней мириады звезд усеивают небосвод, являя нам извечную картину.

Уже в глубокой древности люди начали объединять звезды в группы (или созвездия), а наиболее ярким из них дали собственные имена. Сделано это было для удобства, ведь среди тысяч звезд было не так-то легко ориентироваться. Богатая фантазия древних дала созвездиям имена мифических героев и фантастических существ.

Сириус (слева) и звезды из созвездий Ориона и Тельца над западным горизонтом озера Баконибель в Венгрии. Слева также можно видеть Млечный Путь. Фото: Tamas Ladanyi/ladanyi.csillagaszat.hu

Что представляют собой звезды? В древности люди выдвигали самые разные предположения относительно их сущности. Некоторые философы полагали, что звезды - это «прорехи» в непрозрачном куполе неба, сквозь которые мы видим отблески Небесного огня. Другие считали, что звезды буквально прикреплены к небесной сфере богами для украшения ночного неба…

Природу звезд помогли установить точные физические методы наблюдений и наше знание общих законов природы. Теперь мы знаем, что звезды - это раскаленные газовые (вернее, плазменные) шары, летящие в беспредельном и почти пустом пространстве . Звезды могут отличаться друг от друга по размерам, массе, температуре и интенсивности излучения, но источник энергии для большинства звезд один - термоядерные реакции, идущие в их недрах.

Наше Солнце - тоже звезда. Солнце является центральным телом Солнечной системы, в состав которой входят планеты (в том числе и Земля), карликовые планеты, астероиды, кометы и мельчайшая пыль. Солнце - одиночная звезда, у нее нет звезды-спутника. Но если мы заглянем дальше в космос, то обнаружим, что звезды часто группируются по две, три, а то и больше звезд, вплоть до шести. Наконец, в космосе существуют целые звездные скопления, в составе которых насчитываются от десятков и сотен до миллионов светил…

Все звезды, которые мы видим ночью на небе, вместе со звездными скоплениями входят в состав огромной системы - Галактики . Наша галактика называется Млечный Путь . Она состоит из нескольких сотен миллиардов звезд. За пределами Млечного Пути существуют миллиарды других галактик, похожих на нашу собственную. Они находятся настолько далеко от нас, что только считанные единицы галактик можно увидеть невооруженным глазом.

Нам повезло. Мы живем в эпоху, когда наука достигла значительных успехов в понимании окружающего нас мира, в том числе и космоса. Благодаря этому мы имеем возможность смотреть на звезды не пустым взглядом. Переходя от созвездия к созвездию, нам известно, что в этом участке неба находится пульсар, а здесь - близкая, похожая на Солнце, звезда, вокруг которой тоже вращаются планеты. Так в небе причудливым образом соединяются история и современность, древние мифы и научные знания. И еще - извечная тайна космоса и жажда ее познать.