Какое солнце карлик?

Что такое Солнце

Солнечная звезда – раскаленный шар из газа, центральная фигура солнечной системы. Центр скопления планет, небесных тел, состоящих из тяжелых элементов. Водород в составе Солнца сжат под воздействием сил притяжения. Внутри светила непрерывно протекает термоядерная реакция, создающая из водорода гелий.

Солнечная звезда возникла после серии взрывов сверхновых пять миллиардов лет назад. Благодаря идеальному расположению к Солнцу на третьей планете зародилась жизнь. Это Земля.

Гелий просачивается и излучается сквозь фотосферу (тонкий поверхностный слой звезды) в космическое пространство. У звезды есть пограничная атмосфера – солнечная корона, сливающаяся с межзвездной средой. Мы не видим корону, так как газ сильно разрежен. Она становится видимой при затмениях.

У главного светила солнечной системы 11-ний цикл активности. В этот период увеличивается/уменьшается численность солнечных пятен (затемненные зоны фотосферы), вспышек (ослепительные свечения хромосферы), протуберанцев (водородные облака, конденсируемые в короне).

Хромосфера – слой-граница между фотосферой и короной. Человек видит его при солнечных затмениях в виде ярко-красного ободка. Масса светила постепенно уменьшается. Некоторую часть веса звезда теряет при преобразовании водорода в гелий (синтезируя энергию).

Тепло, радующее людей – потерянная звездная масса (солнечные лучи). Вес теряется и из-за ветров на Солнце, регулярно выдувающих электроны и протоны звезды в космос.

Звезды красных гигантов и сверхгигантов

Как не существует абсолютно идентичных людей, так нет и одинаковых звезд во Вселенной. Среди них выделяют группу звезд-гигантов, которые излучают в тысячи раз больше света, чем Солнце. Такие объекты имеют значительные размеры (от 10 до 1 000 радиусов нашего Светила) и невысокую плотность (около 10-2 — 10-4 кг/м3). Кроме того, с поверхности ряда гигантов происходит интенсивное истечение газового вещества.

К одним из самых уникальных и интересных представителей больших звезд относятся красные гиганты. Эти звезды имеют низкую температуру. Температура красных гигантов  достигает в среднем 3 000 — 5 000С, а их радиус в сотни раз превосходит радиус Солнца. Отмечено, что светимость красных гигантов где-то в 100 раз больше, чем у нашей Звезды. Максимальное количество энергии излучения такого объекта приходится на красную и инфракрасную части спектра. Как следует из теории звездной эволюции, образование красных гигантов происходит из звезд главной последовательности после того, как в их центральной части произойдет практически полное выгорание водорода.

К тому времени, как вполне обычное светило превратится в красного гиганта, его структура успевает измениться: внутри образуется плотное, богатое гелием ядро. Вокруг ядра тонкий энерговыделяющий слой и протяженная оболочка. Масса красного гиганта составляет от 1,5 до 15 масс Солнца и плотность менее 0,001 г/см3, что намного меньше плотности нашей звезды. В астрономии к красным гигантам относятся:

• Альдебаран;
• Арктур;
• Гакрукс;
• Мира.

Среди этой категории светил встречаются особо крупные объекты, которые были выделены в отдельный класс красных сверхгигантов. Пока что таких звезд обнаружено совсем немного. Они отличаются достаточно большими размерами, а их светимость достигает 105 светимостей Солнца. Интересно, что такие объекты тяжелее нашего светила в 50 раз. Зато их радиусы достигают тысячи радиусов Солнца. Температура красного сверхгиганта 3 000 — 5 000С. Спектры этих объектов имеют молекулярные полосы поглощения, максимальное излучение приходится на спектральные области: красную, а также инфракрасную. Спектральный класс красного сверхгиганта К и М. Самым известным сверхгигантом является Бетельгейзе.

Солнечная система: строение и структура

Для своего удобства астрономы выделяют в Солнечной системе несколько областей или зон.

Внутренняя Солнечная система

Внутренняя Солнечная система — это зона внутри пояса астероидов, то место, где солнце дает достаточно тепла для того, чтобы вода могла существовать в виде жидкости или пара. Внутренние области Солнечной системы включают в себя Солнце и расположенные неподалеку четыре небольшие планеты — Меркурий, Венеру, Землю и Марс. Их называют планетами земной группы (или внутренними планетами). Они похожи друг на друга как по размерам, так и по массе. Кроме того похоже их внутреннее строение: ядра планет земной группы состоят из смеси железа и никеля, а поверхность и мантия — в основном из горных пород.

За орбитой Марса есть место для еще одной небольшой планеты. Однако ее там нет. Вместо планеты здесь находится пояс астероидов, в состав которого входит больше миллиона небольших тел. Когда-то среди астрономов была популярна гипотеза о существовании на этом месте планеты Фаэтон, которая по каким-то причинам разрушилась на множество осколков. Но впоследствии эта теория не подтвердилась.

Внешняя Солнечная система

Внешняя Солнечная система — это царство холодных планет гигантов.

Юпитер — следующая планета по удалению от Солнца после Марса. Это самая большая и массивная планета Солнечной системы. Масса Юпитера более чем в 300 раз больше массы Земли. Планета обладает мощным полем тяготения. Считается, что именно притяжение Юпитера не дало сформироваться планете в поясе астероидов.

Удивительно, но Юпитер не является твердым телом! В отличие от планет земной группы у него попросту нет твердой поверхности. Это так называемый газовый гигант. Юпитер почти целиком состоит из водорода и гелия с небольшими примесями других газов. По своему составу планета очень похожа на Солнце.

Вслед за Юпитером находится Сатурн, еще одна газовая планета-гигант. Сатурн немного меньше Юпитера и легче его, зато окружен яркими и красивыми кольцами, которые можно рассмотреть даже в небольшой телескоп.

Еще дальше располагаются планеты Уран и Нептун. Иногда их называют планетами близнецами из-за большого сходства. В целом по своим характеристикам Уран и Нептун также довольно похожи на Юпитер и Сатурн — это тоже планеты гиганты, обладающие очень мощными атмосферами. Но есть и различия:  Уран и Нептун меньше по размерам и имеют в своем составе не только газ, но и лед. Уран и Нептун очень холодные планеты, температура верхних слоев их атмосфер едва достигает -200°С (с глубиной температура медленно растет).

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун часто называют просто внешними планетами. Также за Юпитером и Сатурном закрепилось название газовые гиганты, а за Ураном и Нептуном — ледяные гиганты.

Пояс Койпера

За орбитой Нептуна находится широкая область небольших ледяных тел — пояс Койпера. Пояс простирается на сотни миллиардов километров от Солнца и потому является отдельной большой зоной Солнечной системы. Объекты, населяющие пояс Койпера, по своим размерам и форме похожи на астероиды главного пояса, но, в отличие от них, состоят не из камня и металлов, а в основном изо льда. Самый первый объект пояса Койпера — Плутон — был открыт в 1930 году. Сегодня Плутон считается одной из шести карликовых планет.

Облако Оорта

Наконец, далеко за поясом Койпера находится резервуар ледяных планетезималей (Облако Оорта). Он окружает Солнечную систему со всех сторон подобно гигантской сфере и содержит порядка тысячи миллиардов кометных ядер, а возможно и больше. Астрономы полагают, что облако Оорта удалено от Солнца на расстояние до 100000 астрономических единиц, то есть находится почти на полпути к ближайшей звезде. На таком громадном расстоянии ни один объект облака Оорта нельзя увидеть даже в самый мощный телескоп. Но мы все же уверены в существовании облака благодаря тому, что время от времени оттуда прилетают новые кометы.

Как движутся объекты Солнечной системы вокруг Солнца?

Все планеты и астероиды движутся вокруг Солнца более или менее в одной плоскости (она называется эклиптикой) и в том же направлении, что и Земля. Если принять за «верх» северный полюс Земли, то планеты движутся против часовой стрелки. На нашем небе движение планет на фоне звезд происходит с запада на восток.

Другое дело кометы и объекты пояса Койпера — они могут двигаться совершенно по-разному (по часовой стрелке и против часовой) а также под большими углами к эклиптике.

Температура и масса звезд

Знание спектрального класса или цвета звезды сразу же дает температуру ее поверхности. Так как звезды излучают приблизительно как абсолютно черные тела соответствующей температуры, то мощность, излученная единицей их поверхности в единицу времени, определяется из закона Стефана — Больцмана.

Деление звезд на основании сопоставления светимости звезд сих температурой и цветом и абсолютной звездной величиной (диаграмма Герцшпрунга—Рессела):

1. главная последовательность (в центре ее находится Солнце — желтый карлик)
2. сверхгиганты (велики по размерам и большая светимость: Антарес, Бетельгейзе)
3. последовательность красных гигантов
4. карлики (белые — Сириус)
5. субкарлики
6. бело-голубая последовательность

Это разделение также и по возрасту звезды.

Диаграмма Герцшпрунга—Рессела

Различают следующие звезды:

1. обычные (Солнце);
2. двойные (Мицар, Албкор) делятся на:

• а) визуально-двойные, если их двойственность замечена при наблюдении в телескоп;
• б) кратные — это система звезд с числом больше чем 2, но меньше чем 10;
• в) оптически-двойные — это такие звезды, что их близость является результатом случайной проекции на небо, а в пространстве они далеки;
• г) физически-двойные — это звезды, которые образуют единую систему и обращаются под действием сил взаимного притяжения вокруг общего центра масс;
• д) спектрально-двойные — это звезды, которые при взаимном обращении подходят близко друг к другу и их двойственность можно определить но спектру;
• е) затменно-двойные — это звезды» которые при взаимном обращении загораживают друг друга;

• переменные (б Цефея). Цефеиды — переменные по яркости звезды. Амплитуда изменения яркости составляет не более 1,5 звездной величины. Это пульсирующие звезды, т. е. они периодически расширяются и сжимаются. Сжатие наружных слоев вызывает их нагрев;
• нестационарные.

Новые звезды — это звезды, которые существовали давно, но внезапно вспыхнули. Их яркость увеличилась за короткое время в 10 000 раз (амплитуда изменения яркости от 7 до 14 звездных величин).

Сверхновые звезды — это звезды, которые были незаметны на небе, но неожиданно вспыхнули и увеличили яркость в 1000 раз относительно обычных новых звезд.

Пульсар — нейтронная звезда, возникающая при взрыве сверхновой.

Данные об общем числе пульсаров и времени их жизни свидетельствуют, что в среднем в столетие рождаются 2—3 пульсара, это приблизительно совпадает с частотой вспышек сверхновых в Галактике.

Какого цвета Солнце на самом деле

Так можно совсем запутаться – видим Солнце желтым или зелёным, а в космосе оно выглядит белым. Где правда и какого цвета Солнце на самом деле? Ответ прост – Солнце белое, именно потому что излучает во всём видимом спектре. То, что зеленого чуть больше, особой роли не играет и не заметно в обычных условиях.

Но почему мы видим Солнце желтым? Потому что мы находимся на планете Земля, под слоем атмосферы, и смотрим через неё. Атмосфера рассеивает фиолетовую и синюю часть спектра, поэтому небо голубое, а цвет Солнца выглядит более жёлтым, так как красная часть спектра в атмосфере рассеивается хуже. А к ней близко находится и оранжевая и желтая часть.

На закате Солнце выглядит и вовсе красным, потому что лишь излучение с большей длиной волны может пробиться через толстый слой атмосферы. Ведь, когда Солнце низко над горизонтом, свет от него к нам идет не сверху, где воздушная прослойка тоньше, а под углом, и преодолевает толстый слой воздуха.

Причём воздух этот вовсе не так чист, как кажется – в нём много пыли, водяных паров и прочих включений. Поэтому, чем толще воздушная прослойка, тем сильнее она поглощает и преломляет свет. И Солнце на закате выглядит красным и не очень ярким – иногда на него даже можно спокойно смотреть.

Иногда условия преломления складываются идеально, и Солнце может выглядеть зелёным – испустить тот самый зелёный луч. Длится это недолго и бывает нечасто.

Зеленая часть спектра, хотя доля её в общем излучении Солнца велика, также рассеивается в атмосфере, придавая небу не чисто синий цвет, а с уклоном к зелёному. Мы не видим его зелёным лишь потому, что воспринимаем не отдельные цвета, а всю сине-зелёную часть спектра, где синий и фиолетовый в сумме преобладают. И когда мы смотрим на дневное небо, работают колбочки сетчатки глаза, восприимчивые и к синему, и к зелёному, и к жёлтому цвету. И небо выглядит голубым.

А настоящий цвет Солнца – белый. Именно таким оно и выглядит, если на него смотреть из космоса, где атмосфера не мешает. В пустыне белый цвет Солнца тоже хорошо виден — воздух там сухой, в нём мало водяных паров, поэтому преломление и искажение света происходит не так сильно.

В пустынной местности Солнце белое.

На рисунках и схемах его намеренно изображают жёлтым, так привычно. На фотографиях, сделанных в телескоп через фильтр, оно выглядит жёлтым по той же причине, что и без телескопа – из-за влияния атмосферы. К тому же, часто фотографии делают с применением различных цветных фильтров, чтобы повысить контраст и выделить детали.

Белые карлики и нейтронные звезды

Считается, что белые карлики – это обнажившееся ядро звезды, находившейся до сброса наружных слоев на . Когда оболочка планетарной туманности рассеется, ядро звезды, находившейся до этого на ветви сверхгигантов, окажется в верхнем левом углу диаграммы ГР. Остывая, оно переместится в верхний угол диаграммы для . Ядро будет горячее, маленькое и голубое с низкой светимостью – это и характеризует звезду как белый карлик.

Белые карлики состоят из углерода и кислорода с небольшими добавками водорода и гелия, однако у массивных сильно проэволюционировавших звезд ядро может состоять из кислорода, неона или магния. Белые карлики имееют чрезвычайно высокую плотность(106 г/cм3). Ядерные реакции в белом карлике не идут (см. строение белых карликов).

Белый карлик находится в состоянии гравитационного равновесия и его давление определяется давлением вырожденного электронного газа. Поверхностные температуры белого карлика высокие – от 100,000 К до 200,000 К. Массы белых карликов порядка солнечной (0.6 М_sun – 1.44M_sun). Для белых карликов существует зависимость “масса радиус”, причем чем больше масса, тем меньше радиус. Существует предельная масса, так называемый ,выше которой давление вырожденного газа не может противостоять гравитационному сжатию и наступает коллапс звезды, т.е. радиус стремится к нулю. Радиусы большинства белых карликов сравнимы с радиусом Земли.

Сравнение свойств белого карлика Сириус В с Землей и Солнцем

Так как в белом карлике нет выделения энергии, то ему остается только медленно остывать, превращаясь со временем в мертвую звезду (.

Нейтронные звезды

Не всегда из остатков сверхгиганта формируется белый карлик. Судьба остатка сверхгиганта зависит от массы оставшегося ядра. При нарушении гидростатического равновесия наступает гравитационный коллапс (длящийся секунды или доли секунды) и если М_ядраsun, то ядро сожмется до размеров Земли и получится белый карлик. Если 1.4М_sunМ_ядраsun, то давление вышележащих слоев будет так велико, что электроны “вдавливаются” в протоны, образуя нейтроны и испуская нейтрино. Образуется так называемый

p+ + e-n+n_e

Давление нейтронного вырожденного газа препятствует дальнейшему сжатию звезды. Однако, по-видимому, часть нейтронных звезд формируется при вспышках сверхновых и является остатками массивных звезд взорвавшихся как Сверхновая второго типа. Радиусы нейтронных звезд, как и у белых карликов уменьшаются с ростом массы и могут быть от 100 км до 10 км. Плотность нейтронных звезд приближается к атомной и составляет примерно 1014г.см3. Сначала нейтронные звезды были предсказаны теоретически и только в 60-70 годы двадцатого столетия открытые пульсары были признаны нейтронными звездами. Пульсары оказались маленькими очень быстро вращающимися звездами с огромным магнитным полем (можно предположить, что пульсар сохраняет угловой момент вращения и магнитный поток звезды прародительницы). Периоды вращения пульсаров – от нескольких милисекунд до нескольких секунд, а магнитные поля достигают 1012-1013 Гс. Открыты пульсары были как источники импульсного радиоизлучения со стабильным периодом, в настоящее время наблюдаются пульсары излучающие во всех диапазонах от радиодиапазона до рентгеновского и гамма диапазона.

Ничто не может помешать дальнейшему сжатию ядра, имеющего массу, превышающую 3М_sun. Такая суперкомпактная точечная масса называется.

Интересные факты о Солнечной системе

1. Около 99,86% всей  массы Солнечной системы приходится на само Солнце.
2. Между Землёй и Луной поместились бы все остальные планеты Солнечной системы.
3. Среди всех планет Солнечной системы наименее изучены Уран и Нептун, а больше остальных изучен Марс.
4. Среди всех планет Солнечной системы лишь Венера вращается по часовой стрелке. Все остальные — против часовой стрелки, кроме Урана. Из-за угла наклона оси в 90 градусов Уран вращается, как бы лёжа на боку.
5. Только три небесных тела в Солнечной системе, не считая газовых гигантов, обладают плотной атмосферой — Земля, Венера и Титан, спутник Сатурна.
6. У Меркурия ядро занимает больший процент общего объёма, чем у любой другой планеты. Учёные полагают, что некогда чудовищное столкновение буквально содрало с него планетную кору.
7. На Европе, одном из спутников Юпитера, воды больше, чем на Земле.
8. Кольца есть не только у Сатурна, но и у всех остальных планет-гигантов — Юпитера, Урана и Нептуна.
9. Температура возле Солнца больше, нежели на его поверхности. Эту загадку разгадать пока не удаётся. Возможно, проявляют действие магнитные силы атмосферы звезды.
10. Атмосфера Титана. Это единственный из всех спутников планет, имеющий атмосферу. И состоит она в основном из азота. Почти как земная.
11. Остается загадкой, почему активность Солнца изменяется с определенной периодичностью и временем.
12. Плутон за всё время, прошедшее с момента его открытия до момента лишения его статуса планеты, не сделал ни одного полного оборота вокруг Солнца.
13. Юпитер защищает нашу Землю от астероидов и метеоритов — его мощная гравитация притягивает их, и они сгорают в его атмосфере, не добираясь до нашей планеты.
14. Излучаемая Солнцем радиация смертельно опасна, и нас от неё защищает только атмосфера и магнитное поле Земли.
15. Самым крупным космическим объектом в Солнечной системе является Международная космическая станция. А заодно и самым дорогим, причём за всю историю человечества сразу.
16. У нашей Солнечной системы есть хвост, напоминающий четырехлистный клевер.
17. Огромное количество планетарных спутников Солнечной системы мертвы.
18. Если сравнивать Солнечную систему и космос, то она в нем просто песчинка.
19. Некоторые исследователи уверяют, что Солнечную систему создавали искусственным путем.
20. Запущенный в 1977 году «Вояджер-1» стал первым космическим аппаратом, вышедшим за пределы Солнечной системы.

Источники

• https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_системаhttps://spacegid.com/kakovo-stroenie-solnechnoy-sistemyi.htmlhttp://стофактов.рф/35-фактов-о-солнечной-системе/https://100-faktov.ru/50-interesnyx-faktov-pro-solnechnuyu-sistemu/http://light-science.ru/kosmos/solnechnaya-sistema/sostav.htmlhttps://spaceworlds.ru/solnechnaya-sistema/sostav.htmlhttps://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/astronomiya/SOLNECHNAYA_SISTEMA.htmlhttps://spaceworlds.ru/solnechnaya-sistema/sostav.html

Макемаке

Эту карликовую планету открыли американские ученые благодаря современным телескопическим приборам. Это произошло в 2005 году. Имя присвоено в честь бога изобилия рапануйцев, которые проживают на острове Пасхи. Размеры Макемаке точно не установлены. Приблизительно они равны 1400 километров. На планете достаточно холодно, температура составляет в среднем -239…- 244 градусов Цельсия. Имеет 1 спутник. Один оборот вокруг Солнца совершает за 306 земных лет. Это самая яркая планета-карлик. Наблюдать за ней можно в обычный телескоп. Атмосфера учеными не обнаружена. Состоит из замерзшего метана и небольшого количества азота.

Внешние ссылки [ править ]

СМИ, связанные с желтыми карликами, на Викискладе? Также известно как G2V.

Эволюция белых карликов

Вне главной последовательности происходит процесс угасания звезды. Под воздействием сил гравитации нагретый газ красных гигантов и сверхгигантов разлетается по Вселенной, образуя молодую планетарную туманность. Через сотни тысяч лет туманность рассеивается, а на ее месте остается вырожденное ядро красного гиганта белого цвета. Температуры такого объекта достаточно высоки от 90000 К, оценивая по линии поглощения спектра и до 130000 К, когда оценка осуществляется в пределах рентгеновского спектра. Однако ввиду небольших размеров, остывание небесного светила происходит очень медленно.

Планетарная туманность

Та картина звездного неба, которую мы наблюдаем, имеет возраст в десятки-сотни миллиардов лет. Там, где мы видим белые карлики, в пространстве уже возможно существует другое небесное тело. Звезда перешла в класс черного карлика, конечный этап эволюции. В действительности на месте звезды остается сгусток материи, температура которого равняется температуре окружающего пространства. Главная особенность этого объекта — полное отсутствие видимого света. Заметить такую звезду в обычный оптический телескоп достаточно трудно ввиду слабой светимости. Основным критерием обнаружения белых карликов является наличие мощного ультрафиолетового излучения и рентгеновских лучей.

Все известные белые карлики в зависимости от своего спектра делятся на две группы:

• объекты водородные, спектрального класса DA, в спектре которых отсутствуют линии гелия;
• гелиевые карлики, спектральный класс DB. Основные линии в спектре приходятся на гелий.

Этап эволюции, в результате которой появляется белый карлик, является последним для немассивных звезд, к которым относится и наша звезда Солнце. На данном этапе звезда обладает следующими характеристиками. Несмотря на столь маленькие и компактные размеры звезды, ее звездное вещество весит ровно столько, сколько требуется для ее существования. Другими словами, белые карлики, которые имеют радиусы в 100 раз меньше радиуса солнечного диска, имеют массу равную массе Солнца или даже весят больше, чем наша звезда.

Этого говорит о том, что плотность белого карлика в миллионы раз выше плотности обычных звезд, находящихся в пределах главной последовательности. К примеру, плотность нашей звезды 1,41 г/см³, тогда как плотность у белых карликов может достигать колоссальных значений 105-110 г/см3.

Сириус B

По яркости света Сириус А в 22 раза превышает яркость нашего Солнца, а вот ее сестра Сириус В светит тусклым светом, заметно уступая по яркость своей ослепительной соседке. Обнаружить присутствие белого карлика удалось благодаря снимкам Сириуса, сделанным рентгеновским телескопом Чандра. Белые карлики не обладают ярко выраженным световым спектром, поэтому принято считать такие звезды достаточно холодными темными космическими объектами. В инфракрасном и в рентгеновском диапазоне Сириус В светит значительно ярче, продолжая излучать огромное количество тепловой энергии. В отличие от обычных звезд, где источником рентгеновских волн служит корона, источником излучения у белых карликов является фотосфера.

Находясь вне главной последовательности по распространенности эти звезды не самые распространенные объекты во Вселенной. В нашей галактике на долю белых карликов приходится всего 3-10% небесных светил. Для этой части звездного населения нашей галактики неопределенность оценки затрудняет слабость излучения в видимой области поляры. Другими словами, свет белых карликов не в состоянии преодолеть большие скопления космического газа, из которых состоят рукава нашей галактики.

Звездное кладбище в нашей галактике

Определение карликовых планет

Для того чтобы называться карликовой планетой, небесным объектам необходимо соответствовать определенным характеристикам, которые были четко определены в 2006 году на Международной конференции МАС:

• иметь сферическую форму;
• вращаться вокруг Солнца;
• не иметь статуса спутника другой планеты;
• иметь способность очищать область своей орбиты от посторонних космических объектов.

Неподалеку от Плутона, как выяснилось, существует целый ряд достаточно больших объектов, которые получили название «плутонино». Было замечено, что число таких тел в последнее время стало стремительно увеличиваться. Все они располагаются в большой области, которая называется пояс Койпера. Астрономы доказали, что эти небесные тела состоят в основном из летучих веществ (льда): метана, воды и аммиака. Здесь находятся такие планеты-карлики, как:

• Плутон;
• Хаумеа;
• Макемаке;
• Эрида.

Еще ряд планет-карликов было обнаружено за пределами пояса Койпера. Среди них — Церера и Седна, которая до сих пор имеет огромное количество вопросов со стороны ученых.