Плотность полярной звезды меньше чем плотность солнца

Плотность полярной звезды меньше чем плотность солнца

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звездах.

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звезд.

1) Звезда Процион относится к белым карликам.

2) Расстояние до Альтаира в 15 раз меньше расстояния до Спики.

3) Звезды Кастор и Вега принадлежат к одному спектральному классу.

4) Звезда Капелла является звездой типа Солнце.

5) Плотность звезды Альдебаран близка к плотности Солнца.

1) К белым карликам относятся звёзды с диаметрами в сотни раз меньше Солнца. Процион не является белым карликом.

Утверждение 1 неверно.

2) Расстояние до Альтаира (17 св. лет) в 15 раз меньше расстояния до Спики (260 св. лет).

Утверждение 2 верно.

3) Звезды Кастор и Вега относятся к одному спектральному классу А.

Утверждение 3 верно.

4) Капеллы имеет большой радиус и относится к жёлтым гигантам.

Утверждение 4 неверно.

5) Средняя плотность звезды Относительная плотность Альдебарана по сравнению с солнечной составляет

Плотность Альдебарана в десятки тысяч раз меньше плотности Солнца.

Источник

Размеры звезд и плотность их вещества

Рассмотрим на простом примере как можно сравнить размеры звезд одинаковой температуры, например Солнца и Капеллы. Эти звезды имеют одинаковые спектры, цвет и температуру, о светимость Капеллы в 120 раз превышает светимость Солнца. Так как при одинаковой температуре яркость единицы поверхности звезд тоже одинакова, то, значит, поверхность Капеллы больше, чем Солнца в 120 раз, а диаметр и радиус ее больше солнечных в корень квадратный из 120, что приближенно равно 11 раз. Определить размеры других звезд позволяет знание законов излучения.

Следовательно, поверхности одинаковой площади излучают у этих звезд одинаковое кол-во энергии, но по светимости спутник в 10 000 раз слабее, чем Сириус. Значит, его радиус меньше в 100 раз, т.е. он почти такой же как Земля. Между тем масса у него почти такая же как и у Солнца. Следовательно белый карлик имеет огромную плотность — около 109 кг/м3. Существование газа такой плотности было объяснено таким образом : обычно предел плотности ставит размер атомов, являющихся системами, состоящими из ядра и электронной оболочки. При очень высокой температуре в недрах звезд и при полной ионизации атомов их ядра и электроны становятся независимыми друг от друга. При колоссальном давление вышележащих слоев это «крошево» из частиц может быть сжато гораздо сильнее, чем нейтральный газ. теоретически допускается возможность существования при некоторых условиях звезд с плотностью, равной плотности атомных ядер. На примере белых карликов мы видим как астрофизические исследования расширяют представление о строении вещества ; пока такие условия в лаборатории создать невозможно. Поэтому астрономические наблюдения помогают развитию важнейших физических представлений.

Источник

Полярная звезда

Она указывает путь. Но лишь временно

Наверное это самая популярная звезда среди людей. Причем, ее популярность начала расти еще в те давние времена, когда Солнце за звезду не считали. Но если быть справедливым, то её “звездный час” наступил по историческим меркам относительно недавно, и по ним же — довольно скоротечен.

Её подозревают в какой-то особенной яркости, но она не самая яркая, а довольно заурядная в этом смысле. Кто-то считает, что она самая близкая. Но и это — неправда. Бытует мнение, что Полярная звезда видна всюду на Земле, и во всех морях и пустынях планеты можно прокладывать по ней курс. Но и это неверно. Истинную причину важности этого светила знают лишь знакомые с астрономией люди.

Чем же так знаменита Полярная звезда?

Прежде всего своим положением на небесной сфере, которое отдалено от Северного полюса мира — точки на небесной сфере, где с воображаемой сферой пересекается воображаемая ось вращения Земли — на очень малую величину. Положение Полярной звезды в первом приближении совпадает с этой точкой.

Как-то много абстракции, требующей особого воображения — неправда ли?

На самом деле все просто. Если линию, соединяющую полюса Земного шара — северный и южный — продлить в северном направлении, эта линия с высокой степенью точности укажет на Полярную звезду.

Глядя на это светило из любой точки северного полушария Земли, мы всегда будем видеть, куда направлена земная ось вращения.

А вот, в южном полушарии планеты Полярная звезда, увы, не видна. Ни зимой, ни летом. Никогда.

Поэтому для морской навигации её применение ограничено.

Но именно навигационное применение и сделало эту звезду столь популярной. Ведь мореходство начиналось именно в северном полушарии.

Для капитанов судов и штурманов было очень просто найти эту звезду на небе, опустить от неё отвесную линию вниз, и найти таким образом точку севера, а значит и все направления в открытом море (восток, юг, запад), где других ориентиров больше нет. Только звезды.

Но звезды с течением времени меняют свое положение по отношению к горизонту — восходят, заходят — за ночь перемещаются порой через все небо. Нельзя вести корабль по звезде, которая сама еще куда-то движется, пусть даже движение это иллюзорно и вызвано вращением нашей планеты.

И только Полярная звезда всегда сияет над точкой севера

Для наблюдателя, находящегося на северном полюсе, Полярная звезда окажется точно у него над головой — в зените. Чем южнее будет находится наблюдатель, тем ближе к горизонту будет для него Полярная звезда. На экваторе Полярная звезда будет видна ровно на линии математического горизонта. Влияние атмосферы и округлость Земли позволят её увидеть чуть выше открытого горизонта в пустыне, степи или в море. Но если быть довольным точностью в ±1°, то высота Полярной звезды над горизонтом, выраженная в градусах, сообщит нам широту нашего местонахождения. Согласитесь, для морской навигации это очень удобно. Вышел ночью на палубу, измерил морским секстантом высоту Полярной звезды, и все — широту местонахождения своего корабля ты уже знаешь.

Специальные таблицы и поправки на рефракцию позволят определить широту места наблюдения по Полярной звезде еще во много раз точнее — уже не с точностью до градуса, а с точностью до одной-двух угловых минут, что соответствует паре-тройке километров. И этого вполне достаточно, чтобы найти нужный остров, даже очень небольшой.

Увы, с определением долготы Полярная звезда нам никак не поможет. Для этого есть другие методы. Но эта статья не о морской навигации.

Как-так получилось, что эта звезда оказалась столь близко к Северному полюсу мира на небесной сфере? Как давно она там?

Это в большей степени игра и воля случая. Например, близ южного полюса мира сравнимой по яркости звезды нет. В океанах и морях южного полушария до начала эры GPS с навигацией было несколько сложнее.

И даже в северном полушарии, но пару тысяч лет назад никто не водил корабли по Полярной звезде. Она тогда даже не имела такого названия.

Полярной альфа Малой медведицы называется относительно недавно. Только в эпоху Возрождения её стали именовать так — с легкой руки голландского картографа Геммы Фризуса, который в 1547 году описал её в одной из своих работ как “stella illa quae polaris dicitur”. И это к ней пристало. Хотя в те годы она была в 4 раза дальше от полюса, чем ныне.

А ранее альфа Малой медведицы именовалась у разных народов по разному. Греки называли её “Киносура” — “собачий хвост”, и видели вокруг нее вовсе не медведицу, а собаку — ту самую псинку, которая последовала на небо за своей хозяйкой — нимфой Каллисто, превращенной ревнивой Герой в Медведицу, но спасенной Зевсом и вознесенной на небеса.

Древние кельты именовали её “Корабль-звезда” — “Scip-steorra” — что-то они такое о будущем применении этого светила уже знали.

А древние арабы, давшие имена практически всем видимым небе звездам, называли Полярную “Аль-Джудей”, что переводится просто как “Отец”. Большое количество арабских названий звезд используются в астрономии и по сей день. Но древнее имя Полярной звезды оказалось вытесненным и практически забытым.

Как бы то ни было, но в античные времена, откуда дошли до нас все упомянуты астронимы Полярной звезды, это светило для навигации, ориентации на местности и близких к тому дел не использовалось. Оно было далеко от полюса.

Во времена Архимеда и Пифагора роль “полярной звезды” выполняла другая звезда — бета Малой медведицы с арабским именем “Кохаб” («Кохаб-эль-шемали» — полное название этой звезды), что, и переводится, как “Звезда севера”. А еще ранее — в эпоху строительства пирамид — актуальной в этом смысле — самой близкой к Северному полюсу Мира — была альфа Дракона — звезда по имени “Тубан”.

Разумеется, никакого Дракона тогда на звездных картах не было

Как мы теперь можем понимать, Северный полюс мира медленно дрейфует по звездной карте, перемещаясь от звезды к звезде, и делая полный круг за 26 тысяч лет. Сейчас он сближается с Полярной звездой, и ближе всего подойдет к ней в 2102 году — через 80 лет. Минимальное расстояние Полярной от Северного полюса мира составит 27 угловых минут — чуть меньше лунного диска. Сейчас же это почти градус.

С течением времени Полярная звезда перестанет быть “полярной” и уступит место гамме Цефея — через две тысячи лет. А еще 10 000 лет спустя “полярной” звездой для жителей северного полушария Земли станет ослепительная красавица Вега — альфа созвездия Лиры.

Что еще интересного можно сказать о Полярной звезде?

Эта звезда, как уже здесь упоминалось, возглавляет собой небольшое созвездие — Малую медведицу — являясь в нем альфой и самой яркой звездой. Справедливости ради надо сказать, что бета Малой медведицы — уже знакомый нам Кохаб — лишь на несколько сотых долей звездной величины слабее Полярной, и для глаза разницы не будет.

Яркость Полярной звезды сравнима с блеском звезд ковша Большой медведицы, с помощью которых обычно и находят Полярную. Если продлить отрезок, соединяющий крайние звезды ковша, пять раз, мы увидим не очень яркую звезду — всего лишь 2-й звездной величины — и это как раз будет Полярная.

Для большинства людей она ничем не выделяется на небе кроме своего положения. Астрономы, конечно нашли у этой звезды ряд особенностей и уникальных свойств.

Полярная — кратная звезда. В любительский телескоп можно (хотя и сложно) увидеть слабую (8-й звездной величины) звездочку спутник — Polaris B. Гораздо ближе к главной звезде расположен еще один компонент этой системы — Polaris Ab — он доступен лишь телескопу имени Хаббла, или сравнимому с ним по зоркости. На некотором отдалении от этой “троицы” медленно плывут рядом в том же направлении еще две звезды. Астрономы не определились до сих пор с их статусом — связаны ли эти звезды с Полярной в единую устойчивую систему, или это участники нестабильного рассеянного мини-скопления, которое со временем разлетится.

Вокруг Полярной звезды астрономы выделили некоторое количество звезд постоянной светимости — Северный полярный ряд — это звезды фотометрического стандарта. Их постоянная высота над горизонтом позволяет служить опорой для определения блеска других звезд, так как степень поглощения их света атмосферой одна и та же, если небо ясное и прозрачное, ведь высота над горизонтом не меняется.

Было время, когда Полярная входила в их число и служила образцом стабильной звезды.

Сейчас известно, что Полярная пульсирует меняя свою яркость по тому же закону, что и большинство цефеид — переменных звезд типа дельты Цефея. Но у Полярной обнаружилась странность, делающая её уникальной цефеидой. Во-первых амплитуда изменения блеска у Полярной очень небольшая — сотые доли звездной величины — поэтому её и считали стабильной, когда не было точных фотометров. Плюс к этому, и так незначительная, апмлитуда изменение блеска Полярной звезды за время её изучения уменьшилась в 4 раза, а общая яркость звезды возросла — за прошедшее столетие Полярная звезда стала ярче примерно за 0.2m, что для астрономии немало.

К чему приведет такая — происходящая на наших глазах — эволюция Полярной звезды, пока неизвестно.

Расстояние до Полярной звезды велико. По разным оценкам оно составляет от 300 до 500 световых лет (по последним данным 447 световых лет, и оно сокращается). Большой разброс связан с тем, что точно измерить расстояние методом параллакса для столь далеких светил не представляется возможным. Но в любом случае Полярная в разы дальше звезд ковша Большой медведицы, с которыми визуально она одной яркости. А значит её реальная светимость существенно выше, чем светимость звезд ковша.

Полярная звезда относится в классу сверхгигантов. Имеет бело-желтый оттенок — в чем-то близкий к солнечному, но по светимости превосходит Солнце в полторы тысячи раз, а по массе — вшестеро.

Такие звезды не живут очень долго, и через несколько миллионов лет Полярная вспыхнет сверхновой. Но до того времени у неё есть шанс еще несколько раз вновь стать путеводной звездой для жителей планеты Земля.

В завершении статьи музыкальный бонус — для тех, кто осилил весь текст. Пьеса, посвященная нимфе Каллисто, упомянутой в статье, чья собака несет в своем хвосте столь важную для нас Полярную звезду.

Композиция «Нимфа Каллисто» присутствует в моем альбоме «Звездный мост».

Источник

Плотность полярной звезды меньше чем плотность солнца

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звездах.

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звезд.

3) Звезда Альтаир находится дальше от Солнца, чем Процион.

4) Звезды Вега и Кастор имеют примерно одинаковую температуру и массу, следовательно, будет одинаковой и их видимая звездная величина.

5) Температура поверхности и радиус Альдебарана говорят о том, что эта звезда относится к гигантам.

1) К спектральному классу F относятся звёзды с температурой 6000—7500 К. Звезда Спика относится к звёздам спектрального класса B.

Утверждение 1 неверно.

2) Средняя плотность звезды Относительная плотность вещества Веги по сравнению с солнечной составляет

И, значит,

Утверждение 2 неверно.

3) Звезда Альтаир находятся дальше от Солнца (17 св. лет), чем Процион (11 св. лет).

Утверждение 3 верно.

4) Вега и Кастор находятся на разном расстоянии от Земли (Вега ближе), и при примерно одинаковой температуре и массе у них разные радиусы и, следовательно, разная светимость (светимость Веги больше). Таким образом, у Веги и Кастора разные видимые звёздные величины ( у Веги и у Кастора).

Утверждение 4 неверно.

5) Температура поверхности и радиус Альдебарана говорят о том, что эта звезда относится к гигантам.

Источник

Плотность полярной звезды меньше чем плотность солнца

Невооруженным глазом и тем более при наблюдениях в бинокль или телескоп нетрудно заметить, что звезды различаются по цвету. Цвет звезд в значительной степени определяется температурой их видимой поверхности.

При хорошей остроте зрения на небе видно около 6000 звёзд, по 3000 в каждом полушарии.

РАССТОЯНИЯ ДО ЗВЁЗД

Расстояние до далёкого предмета можно определить, не добираясь до него физически. Нужно измерить направления на этот предмет с двух концов известного отрезка (базиса), а затем рассчитать размеры треугольника, образованного концами отрезка и удалённым предметом. Это можно сделать, потому что в треугольнике известна одна сторона (базис) и два прилежащих угла. При измерениях на Земле этот метод называют триангуляцией.

Годичным параллаксом звезды называется угол, под которым с неё был бы виден средний радиус земной орбиты, перпендикулярный направлению на звезду.

Параллаксы даже самых близких звёзд чрезвычайно малы, меньше 1″. Здесь требуются очень точные инструменты, поэтому не удивительно, что долгое время (до середины XIX в.) измерить параллаксы не удавалось. И разумеется, это было совершенно невозможно во времена Коперника, который впервые предложил метод параллаксов как прямое следствие своей гелиоцентрической системы (в геоцентрической системе параллактических смещений быть не должно).

Из соотношений в параллактическом треугольнике легко вычислить, что 1 парсек (пк) равен 206 265 а. е., или примерно 30 трлн километров. Это очень большая величина, свет преодолевает такой путь за 3,26 года.

Сейчас методом параллакса определены расстояния до многих тысяч звёзд. К сожалению, лишь для ближайших соседей это удаётся сделать с большой точностью. Однако существует ряд методов, с помощью которых расстояние до звезды можно получить косвенным путём, используя различные астрофизические или статистические соотношения. Так, светимость переменных звёзд, называемых цефеидами, оказалась связанной с периодом изменения их блеска. Зная период далёкой переменной звезды и её видимую звёздную величину, легко найти расстояние до звезды. Методы изучения двойных звёзд также позволяют вычислить расстояния до некоторых из них. Есть и другие косвенные способы определения расстояний до звёзд и звёздных систем.

Химический состав звезд

Определяется по спектру (интенсивности фраунгоферовых линий в спектре).Разнообразие спектров звезд объясняется прежде всего их разной температурой, кроме того вид спектра зависит от давления и плотности фотосферы, наличием магнитного поля, особенностями химического состава. Звезды состоят в основном из водорода и гелия (95-98% массы) и других ионизированных атомов, а у холодных в атмосфере присутствуют нейтральные атомы и даже молекулы.

Когда были измерены расстояния до ярких звёзд, стало очевидным, что многие из них по светимости значительно превосходят Солнце. Если светимость Солнца принять за единицу, то, к примеру, мощность излучения четырёх ярчайших звёзд неба, выраженная в светимостях Солнца, составит:

ЦBET И ТЕМПЕРАТУРА

Человеческий глаз не способен очень точно определить цвет звезды. Для более точных оценок служат фотографические и фотоэлектрические приёмники излучения, чувствительные к различным участкам видимого (или невидимого) спектра. Ведь цвет звезды зависит от того, на какой участок спектра приходится наибольшая энергия излучения. Сравнение звёздных величин в разных интервалах спектра (например, в голубом и жёлтом) позволяет количественно охарактеризовать цвет звезды и оценить её температуру.

СПЕКТРАЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЗВЁЗД

В горячих голубых звёздах с температурой свыше 10-15 тыс. кельвинов большая часть атомов ионизована, так как лишена электронов. Полностью ионизованные атомы не дают спектральных линий, поэтому в спектрах таких звёзд линий мало. Самые заметные принадлежат гелию. У звёзд с температурой 5-10 тыс. кельвинов (к ним относится Солнце) выделяются линии водорода, кальция, железа, магния и ряда других металлов. Наконец, у более холодных звёзд преобладают линии металлов и молекул, выдерживающих высокие температуры (например, молекул окиси титана).

Солнце G2 Сириус А1 Канопус F0 Арктур К2 Вега А0 Ригель В8 Денеб А2 Альтаир А7 Бетельгейзе М2
Полярная F8

Звёзды так далеки, что даже в самый большой телескоп они выглядят всего лишь точками. Как же узнать размер звезды?

На помощь астрономам приходит Луна. Она медленно движется на фоне звёзд, по очереди «перекрывая» идущий от них свет. Хотя угловой размер звезды чрезвычайно мал, Луна заслоняет её не сразу, а за время в несколько сотых или тысячных долей секунды. По продолжительности процесса уменьшения яркости звезды при покрытии её Луной определяют угловой размер звезды. А зная расстояние до звезды, из углового размера легко получить её истинные (линейные) размеры.

позволяющую найти радиус звезды по её температуре и светимости (величины R®, L® и Т® = 6000 К известны).

Итак, по своим размерам, звезды делятся (название: карлики, гиганты и сверхгиганты ввел Генри Рессел в 1913г, а открыл их в 1905г Эйнар Герцшпрунг, введя название «белый карлик»), введены с 1953 года на:

Важнейшей характеристикой звезды является масса. Чем больше вещества собралось в звезду, тем выше давление и температура в её центре, а это определяет практически все остальные характеристики звезды, а также особенности её жизненного пути.

Прямые оценки массы могут быть сделаны только на основании закона всемирного тяготения. Такие оценки удалось получить для большого числа звёзд, входящих в двойные системы, измеряя скорости их движения вокруг общего центра масс. Все другие способы вычисления массы считаются косвенными, поскольку они строятся не на законе анализе тех звёздных характеристик, которые так или иначе связаны с массой Чаще всего это светимость. Для многих звёзд выполняется простое правило: чем выше светимость, тем больше масса. Эта зависимость нелинейна: например, с увеличением массы вдвое светимость возрастает более чем в 10 раз.

Анализируя важнейшие характеристики звёзд, сопоставляя их друг с другом, учёные смогли установить и то, что недоступно прямым наблюдениям: как устроены звёзды, как они образуются и изменяются в течение жизни, во что превращаются, растратив запасы своей энергии.

Класс В – это бело-голубые звезды. Температура их 14 000 °С. Температура их 14 ООО °С. Типичные звезды: Эпсилон в созвездии Ориона, Ригель, Колос.

Класс F – это бело-желтые звезды. Температура их поверхности 6700 °С. Типичные звезды Канопус, Процион, Альфа в созвездии Персея.

Кроме звезд главной последовательности, астрономы выделяют такие типы звезд:

Красные гиганты и сверхгиганты — это звезды с довольно низкой эффективной температурой в 2700- 4700°С, однако с огромной светимостью. Для их спектра характерно присутствие молекулярных полос поглощения, а максимум излучения приходится на инфракрасный диапазон.

Нейтронные звезды – класс звезд, как и белые карлики, образуются после гибели звезды с массой 8-10 масс Солнца (звезды с большей массы уже образуют черные дыры). В данном случае ядро сжимается до тех пор, пока большинство частиц не превратится в нейтроны. Одной из особенности нейтронных звезд является сильное магнитное поле. Благодаря ему и быстрому вращению, приобретенному звездой из-за несферического коллапса, в космосе наблюдаются радио- и рентгеновские источники, которые называются пульсары.

Источник