Классификация звёзд. часть 1

Эволюция и будущее

Ученые убеждены, что Солнце появилось 4.57 млрд. лет назад из-за крушения части молекулярного облака, представленного водородом и гелием. При этом оно запустило вращение (из-за углового момента) и начало нагреваться с ростом давления.

Большая часть массы сконцентрировалась в центре, а остальное превратилось в диск, который позже сформирует известные нам планеты. Гравитация и давление привели к росту тепла и ядерному синтезу. Произошел взрыв и появилось Солнце. На рисунке можно проследить этапы эволюции звезд.

Сейчас звезда пребывает в фазе главной последовательности. Внутри ядра трансформируется больше 4 млн. тон вещества в энергию. Температура постоянно растет. Анализ показывает, что за последние 4.5 млрд. лет Солнце стало ярче на 30% с увеличением в 1% на каждые 100 млн. лет.

Полагают, что в итоге оно начнет расширяться и превратится в красного гиганта. Из-за увеличения размера погибнет Меркурий, Венера и, возможно, Земля. В фазе гиганта пробудет примерно 120 млн. лет.

Потом начнется процесс уменьшения размера и температуры. Оно продолжит сжигать остатки гелия в ядре, пока не закончатся запасы. Через 20 млн. лет оно потеряет стабильность. Земля уничтожится или же раскалится. Через 500000 лет останется лишь половина солнечной массы, а внешняя оболочка создаст туманность. В итоге, мы получим белый карлик, который проживет триллионы лет и лишь потом станет черным.

Список ближайших звёзд к Земле

Здесь вы можете посмотреть на список самых близких к Земле звёзд и узнать их основные характеристики.
После таблицы дана пространственная скарта взаимного расположения этих звёзд относительно Солнца.

Расположение в пространстве ближайших звёзд к Земле:

Николай Курдяпин, kosmoved.ru 

Интересные факты

Давайте изучим самые интересные факты о Солнца — единственной звезде Солнечной системы.

Если мы заполняем нашу звезду Солнце, то внутри поместится 960000 Земель. Но если их сжать и лишить свободного пространства, то количество увеличится до 1300000. Поверхностная площадь Солнца в 11990 раз больше земной.

По массе превосходит земную в 330000 раз. Примерно ¾ отведено на водород, а остальное – гелий.

Разница между экваториальным и полярным диаметрами Солнца составляет всего 10 км. А значит, перед нами одно из наиболее приближенных к сфере небесных тел.

В ядре Солнца такая температура возможна благодаря синтезу, где водород трансформируется в гелий. Обычно горячие объекты поддаются расширению, поэтому наша звезда могла бы взорваться, но удерживается мощной гравитацией. При этом температура поверхности Солнца равна «всего» 5780 °C.

Когда Солнце израсходует весь водородный запас (130 млн. лет), то перейдет к гелию. Это заставит ее увеличиваться в размерах и поглощать первые три планеты. Это этап красного гиганта.

После красного гиганта оно рухнет и оставит сжатую массу в шарике земного размера. Это стадия белого карлика.

Земля отдалена от Солнца на 150 млн. км. Скорость света – 300000 км/с, поэтому лучу требуется 8 минут и 20 секунд

Но важно также понимать, что ушли миллионы лет, прежде чем фотоны света перешли с солнечного ядра на поверхность

Солнце отдалено от галактического центра на 24000-26000 световых лет. Поэтому на орбитальный путь тратит 225-250 млн. лет.

Земля движется по эллиптическому орбитальному пути, поэтому удаленность составляет 147-152 млн. км (астрономическая единица).

Возраст Солнца – 4.5 млрд. лет, а значит оно уже сожгло примерно половину водородного запаса. Но процесс будет продолжаться еще 5 млрд. лет.

Солнечные вспышки выделяются в период магнитных бурь. Мы видим это в качестве формирования солнечных пятен, где скручиваются магнитные линии и вращаются словно земные торнадо.

Солнечный ветер представляет собою поток заряженных частичек, проходящих сквозь всю Солнечную систему на ускорении в 450 км/с. Ветер появляется там, где распространяется магнитное поле Солнца.

Само слово произошло от древнеаглийского, обозначающего «юг». Есть также готические и германские корни. До 700 года н.э. воскресенье называли «солнечный день». Свою роль сыграл и перевод. Изначальное греческое «heméra helíou» перешло в латинское «dies solis».

Изучение Солнечной системы

Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет. 

В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями. 

Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик. 

Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.

В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения. 

В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун. 

В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы. 

В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну. 

В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году. 

В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.

Почему звезды разного цвета

Во-первых, атмосфера Земли искажает реальные цвета звезд.

Во-вторых, нам кажется, что излучение звёздных тел белое из-за нашего восприятия. В основном, это связано с физическими возможностями человека. Потому как в сетчатке наших глаз находятся рецепторы, которые отвечают за цветное зрение. Чем слабее импульс, тем более в тусклом свете мы видим.

На удивление, разнообразные цвета звезд обусловлены не так их составом, их температурой. Как оказалось, нагрев ионизирует определённые элементы, тем самым скрывая их.

Благодаря спектральному анализу астрономы определяют и состав, и температуру объектов. Поскольку атомы отдельного вещества обладают своей пропускной способностью. Например, одни световые волны легко проходят через определенные вещества. А другие, наоборот, не пропускают их. Таким образом можно определить химический состав тела.

Наос (самая горячая звезда)

В любом случае, разница в цветовой гамме зависит от температуры поверхности. Стоит отметить, что в природе всегда существует отношение между энергией и излучаемым светом.

Собственно говоря, на степень нагретости влияет скорость молекулярного движения вещества. А она оказывает влияние на длину световых волн, проходящих через эти вещества. То есть при высокой скорости молекулы движутся быстрее, поверхность становится горячее. В результате волны укорачиваются. И наоборот, холодная среда характеризуется небольшой скоростью, а также удлинёнными волнами.

Как оказалось, излучаемый видимый свет складывается из световых волн. Где короткие проявляются синими, а длинные красными оттенками. Белый же цвет возникает при наложении разных спектральных лучей друг на друга.

Напомним, что диаграмма Герцшпрунга-Рассела отображает все основные характеристики звёзд, которые между собой взаимосвязаны. Как из неё видно, цвета звезд зависят от их температуры по возрастанию.

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Какого цвета холодные звезды

В действительности, их поверхность нагрета до 3000 градусов. И цвет холодных звезд находится в красном диапазоне. Как правило, это красные гиганты.

Какого цвета самые горячие звезды

Между прочим, чем горячее звёздное тело, тем ближе к голубому. Их разогретость может иметь значения 10-30 тысяч градусов по Цельсию. К тому же, существуют тела с показателями около 100 тысяч градусов. Причем это самые горячие голубые звезды. Также представляют собой гиганты.

Жизненный цикл[]

Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).

Текущий возраст Солнца (точнее — время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 млрд лет.

Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,59 млрд лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения.

Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 млн тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтринов.

Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. Вместо этого, согласно существующим представлениям, через 4—5 млрд лет оно превратится в красный гигант. По мере того, как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро — сжиматься и нагреваться. Примерно через 7,8 млрд лет, когда температура в ядре достигнет приблизительно 100 млн К, в нём начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. На этой фазе развития температурные неустойчивости внутри Солнца приведут к тому, что оно начнёт терять массу и сбрасывать оболочку. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента потеря Солнцем массы приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту и, таким образом, избежит поглощения внешними слоями солнечной плазмы.

Несмотря на это, вся вода на Земле перейдёт в газообразное состояние, а её атмосфера будет сорвана сильнейшим солнечным ветром. Увеличение температуры Солнца в этот период таково, что в течение следующих 500—700 млн лет поверхность Земли будет слишком горяча для того, чтобы на ней могла существовать жизнь в её современном понимании. По мнению профессора Дж. Кастинга, исчезновение жизни из-за повышения температуры, вследствие увеличения яркости Солнца.

После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана, и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из очень горячего ядра Солнца белый карлик, который в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать. Данный жизненный цикл считается типичным для звёзд малой и средней массы.

Одна из многих. Основные параметры

Так что такое Солнце в современном представлении? Это единственная звезда, расположенная в центре нашей планетной системы и составляющая 99,86% от ее суммарной массы. Среднее расстояние от Земли до Солнца — 149450 тыс. км. Диаметр светила более чем в 100 раз превышает диаметр нашей планеты и составляет 1390,6 тыс. км (больше орбиты Луны). Среднее значение плотности Солнца лишь немного превосходит плотность воды и равно 1,41 г/см3. Сила тяжести в 28 раз превышает земную.

На водород приходится 73% всей массы звезды, 25% — на гелий. Содержание остальных элементов — около 2%.

Спектральные характеристики Солнца идентифицируют наше светило как звезду класса G2V (в популярной литературе эту группу называют желтыми или оранжевыми карликами).

Бывают ли звезды не входящие в созвездия?

На самом деле звезд в каждом созвездии гораздо больше, чем это упоминается в самых подробных справочниках, просто не все из них видны с Земли без бинокля или телескопа. Тут то и приходят на помощь созвездия – зная на каком участке неба находится наша “почти невидимая” звезда, мы всегда можем соотнести её с тем или иным созвездием.

Иными словами, “бездомных” звезд, то есть звезд не входящих в какое-либо созвездие для наблюдателя с Земли нет – все они честно поделены между 88 созвездиями, границы которых строго очерчены на небосклоне в 1922 году, решением Международного Астрономического Союза.

Правда, в этом правиле есть одно исключение. Да, есть одна единственная звезда, которая не входит ни в одно созвездие. Эта звезда – наше Солнце. Но, как такое могло произойти? Смотрите сами.

Вся небесная сфера вокруг нашей планеты расчерчена воображаемыми линиями – границами созвездий. Таким образом – все звезды также включены в состав одного из 88 участков звездного неба

Как устроены звезды?

По мнению ученых, внутреннюю структуру Солнца, по мере удаления от центра, можно условно разделить на четыре области:

1. Ядро — основная область генерации излучаемой энергии. Распространяется почти на треть радиуса раскаленного газового шара (0-0,3R). Здесь плотность газа огромна — 150 г/см3. Температура составляет около 15×106 ˚К, давление — 2×108 Па.
2. Зона лучистого переноса энергии (0.3-0.7R). Вся сгенерированная энергия передается во внешние слои посредством лучистого теплообмена (повторяющимися процессами поглощения, отражения, испускания, переноса энергии). При этом температура постепенно понижается (до 2×106 К˚), а длина волны излучения увеличивается. Время, затраченное на проход этой зоны, у кванта электромагнитного излучения, фотона, занимает до 170 тыс. лет.
3. Зона конвекции. Простирается до поверхности. Передача энергии осуществляется путем перемешивания газов. Снижение температуры происходит более интенсивно и к поверхности достигает 5800˚К.

И все же: в какое созвездие входит Солнце?

Впрочем, как вы наверное догадались, это исключение из общего правила работает только в том случае, если мы находимся на Земле или в её окрестностях. Если бы мы смотрели в сторону Солнечной системы с орбиты одной из планет расположенной у другой звезды, Солнце показалось бы нам лишь одним из элементов звездного “фона”.

И чисто визуально разделив небесную сферу “своей” планеты на созвездия, примерно как на Земле (конечно, это были бы другие созвездия, инопланетные) мы могли бы присоединить Солнце к тому участку звездного неба, где оно бы наблюдалось.

К примеру, если смотреть с планеты из окрестностей Альфа Центавра (при этом, чтоб было понятнее, примерив на эту “другую” планету, привычную “земную” карту созвездий), Солнце оказалось бы частью созвездия Кассиопеи. А в “сиротки” нам пришлось бы записать саму Альфу Центавра, вокруг которой вращалась бы наша новая планета.

Таким образом, можно сделать простой вывод – карта звездного неба, границы созвездий и местоположение звезд в созвездиях (ну и конечно гороскопы!) действительны только для окрестностей некой конкретной звезды и её планет. Одна и та же звезда, наблюдаемая с разных планетных систем расположенных в разных частях галактики, может быть отнесена их жителями к совершенно разным участкам неба. Даже если учесть, что все “инопланетяне” используют точно такую же карту деления неба на созвездия как и мы с вами.

Александр Фролов, для сайта starcatalog.ru

Расположение в галактике

Галактическое расположение Солнца

Солнце находится ближе к внутреннему краю рукава Ориона в Млечном Пути. Удаленность от галактического центра составляет 7.5-8.5 тысяч парсеков. Находится внутри локального пузыря – полость в межзвездной среде с раскаленным газом.

Солнечная система проживает в галактической жилой зоне. Эта территория наделена особыми характеристиками, способными поддерживать жизнь. Солнечное движение направлено к Веге на территории Лиры и под углом в 60 градусов от галактического центра. Среди ближайших 50 систем наше Солнце стоит на 40-м месте по массивности.

Полагают, что орбитальный путь эллиптический с присутствием возмущения от галактических спиральных рукавов. Тратит 225-250 млн. лет на один орбитальный пролет. Поэтому на сегодняшний момент выполнило лишь 20-25 орбит. Ниже можно рассмотреть карту поверхности Солнца. При желании воспользуйтесь нашими телескопами онлайн в режиме реального времени, чтобы полюбоваться звездой системы. Не забывайте отслеживать космическую погоду с указанием магнитных бурь и солнечных вспышек.

Тысячи имен одного божества

В подавляющем числе культур дневное светило всегда занимало центральное место. Солнце — это олицетворение живительной и созидательной энергии. Пантеон древнеегипетских богов возглавлял Бог Солнца Ра, изображаемый как человек с соколиной головой. Он имел влияние на все происходившее на земле Египта: смену времен года, дня и ночи, природные и погодные изменения, повседневную жизнь народа. Власть древнеегипетских фараонов считалась незыблемой, потому что они были «детьми Солнца». Древнегреческий поэт Гомер в своих гимнах восхвалял ослепительного Бога Солнца Гелиоса и его огненную колесницу, дарующую свет всему живому.

У каждой народности для божественного светила существовали свои имена, свои мифы, сказания и легенды о нем, пронизанные глубоким почитанием и искренней любовью.

Карта поверхности

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

Положение и движение Солнца

• Солнце и Земля;
• Солнце и Луна;
• Угол наклона Солнца: Как и почему;
• Орбита Солнца;
• Где находится Солнце;
• Солнечное созвездие;
• Где встает Солнце;
• Вращается ли Солнце;

Строение Солнца

• Из чего состоит Солнце;
• Фотосфера;
• Хромосфера;
• Корона Солнца;
• Переходный слой;
• Гелиосфера;

Особенности Солнца

• Солнечный цикл;
• Магнитное поле Солнца;
• Солнечные пятна;
• Факелы;
• Протуберанцы;
• Флоккулы и волокна;
• Спикулы;
• Корональные дыры;
• Корональные петли;
• Корональные стримеры;
• Гранулы и супергранулы;
• Солнечная радиация;
• Солнечный ветер;

Общее

• Эволюция Солнца;
• Как образуется солнечная энергия;
• Почему Солнце горячее;
• Почему Солнце красное;

Состав и структура

Звезда наполнена водородом (74.9%) и гелием (23.8%). Среди более тяжелых элементов присутствуют кислород (1%), углерод (0.3%), неон (0.2%) и железо (0.2%). Внутренняя часть делится на слои: ядро, радиационная и конвективная зоны, фотосфера и атмосфера. Наибольшей плотностью (150 г/см3) наделено ядро и занимает 20-25% всего объема.

На оборот оси звезда тратит месяц, но это приблизительная оценка, потому что перед нами плазменный шар. Анализ показывает, что ядро вращается быстрее внешних слоев. Пока экваториальная линия тратит 25.4 дней на оборот, то у полюсов уходит 36 дней.

В ядре небесного тела формируется солнечная энергия из-за ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий. В нем создается почти 99% тепловой энергии.

Внутренняя структура Солнца. Радиационная зона охватывает 0.25-0.7 солнечного радиуса. Температура падает с отдалением от ядра. Здесь она сокращается от 7 млн. К до 2 млн. С плотностью происходит то же самое – от 20 г/см3 до 0.2 г/см3.

Между радиационной и конвективной зонами расположен переходный слой – тахолин. В нем заметно резкая перемена равномерного вращения радиационной зоны и дифференциальное вращение конвекционной, что вызывает серьезный сдвиг. Конвективная зона находится на 200000 км ниже поверхности, где температура и плотность также ниже.

Видимая поверхность именуется фотосферой. Над этим шаром свет может свободно распространяться в пространство, высвобождая солнечную энергию. В толщину охватывает сотни километров.

Верхняя часть фотосферы уступает по нагреву нижней. Температура поднимается к 5700 К, а плотность – 0.2 г/см3.

Атмосфера Солнца представлена тремя слоями: хромосфера, переходная часть и корона. Первая простирается на 2000 км. Переходная занимает 200 км и прогревается до 20000-100000 К. Четких границ у слоя нет, но заметен нимб с постоянным хаотичным движением. Корона прогревается до 8-20 млн. К, на что влияет солнечное магнитное поле.

Солнечная гелиосфера с кораблями Вояджер-1 и 2

Гелиосфера – магнитная сфера, простирающаяся за черту гелиопаузы (на 50 а.е. от звезды). Ее также называют солнечным ветром.