Введение
На протяжении тысячелетий звезды были непостижимы для сознания человека, но они завораживали его. Поэтому наука о звездах - астрономия - это одна из самых древних. Понадобились тысячи лет, чтобы люди освободились от наивных представлений о том, что звезды - это светящиеся точки, прикрепленные к огромному куполу. Впрочем, крупнейшие мыслители древности понимали, что звездное небо с Солнцем и Луной - нечто большее, чем просто увеличенное подобие планетария. Они догадывались, что планеты и звезды являются отдельными телами и свободно парят во Вселенной. С началом космической эры звезды стали нам ближе. Мы узнаем о них все больше и больше. Но древнейшая наука о звездах, астрономия, не только не исчерпала себя, но, напротив, стала еще более интересной.
Звездные величины
Одной из самых важных характеристик является звездная величина. Раньше считали, что расстояние до звезд одинаково, и чем звезда ярче, тем она больше. Наиболее яркие звезды отнесли к звездам первой величины (1 m , от лат. magnitido - величина), а едва различимые невооруженным глазом - к шестой (6 m). Сейчас мы знаем, что звездная величина характеризует не размеры звезды, а ее блеск, то есть освещенность, которую звезда создает на Земле.
Но шкала звездных величин сохранилась и уточнена. Блеск звезды 1 m больше блеска звезды 6 m ровно в 100 раз. Светила, блеск которых превосходит блеск звезд 1 m , имеют нулевые и отрицательные звездные величины. Шкала продолжается и в сторону звезд, не видимых невооруженным глазом. Есть звезды 7 m , 8 m и так далее. Для более точной оценки используют дробные звездные величины 2,3 m , 7,1 m и так далее.
Так как звезды находятся от нас на различных расстояниях, то их видимые звездные величины ничего не говорят о светимостях (мощности излучения) звезд. Поэтому используется еще понятие “абсолютная звездная величина”. Звездные величины, которые имели бы звезды, если бы они находились на одинаковом расстоянии (10 пк), называются абсолютными звездными величинами (М).
Расстояние до звезд
Для определения расстояний до ближайших звезд применяется метод параллакса (величина углового смещения предмета). Угол (p), под которым со звезды был бы виден средний радиус земной орбиты (а), расположенный перпендикулярно направлению на звезду, называется годичным параллаксом. Расстояние до звезды можно вычислить по формуле
Расстояние до звезды, соответствующее параллаксу в 1? ? называется парсеком.
Однако годичные параллаксы можно определить только у ближайших звезд, расположенных не далее нескольких сотен парсек. Но обнаружилась статистическая зависимость между видом спектра звезды и абсолютной звездной величиной. Таким образом по виду спектра оценивают абсолютные звездные величины, а затем, сравнивая их с видимыми звездными величинами, вычисляют и расстояния до звезд и параллаксы. Параллаксы, определенные таким образом, называются спектральными параллаксами.
Светимость
Одни звезды кажутся нам более яркими, другие более слабыми. Но это еще не говорит об истинной мощности излучения звезд, так как они находятся на разных расстояниях. Таким образом видимая звездная величина сама по себе не может быть характеристикой звезды, поскольку зависит от расстояния. Истинной характеристикой служит светимость, то есть полная энергия, которую излучает звезда в единицу времени. Светимости звезд крайне разнообразны. У одной из звезд-гигантов - S Золотой Рыбы - светимость в 500000 раз больше солнечной, а светимость самых слабых звезд-карликов примерно во столько же раз меньше.
Если известна абсолютная звездная величина, то можно вычислить светимость любой звезды по формуле
lg L = 0,4(Ma -M),
где: L - светимость звезды,
M - ее абсолютная звездная величина, а
Мa - абсолютная звездная величина Солнца.
Масса звезд
Еще одна важная характеристика звезды - ее масса. Массы звезд различны, но, в отличие от светимостей и размеров, различны в сравнительно узких пределах. Основной метод определения масс звезд дает исследование двойных звезд. На основе закона Всемирного тяготения и законов Кеплера, обобщенных Ньютоном, была выведена формула
М 1 +М 2 = -- ,
где М 1 и М 2 - массы главной звезды и ее спутника, Р - период обращения спутника, а - большая полуось земной орбиты.
Также обнаружена зависимость между светимостью и массой звезды: светимость увеличивается пропорционально кубу массы. Используя эту зависимость, можно по светимости определить массы одиночных звезд, для которых невозможно вычислить массу непосредственно из наблюдений.
Спектральная классификация
Спектры звезд - это их паспорта с описанием всех их физических свойств. По спектру звезды можно узнать ее светимость (а значит, и расстояние до нее), ее температуру, размер, химический состав ее атмосферы, как качественный, так и количественный, скорость ее движения в пространстве, скорость ее вращения вокруг оси и даже то, нет ли вблизи нее другой, невидимой звезды, вместе с которой она обращается вокруг их общего центра тяжести.
Существует детально разработанная классификация звездных классов (гарвардская). Классы обозначены буквами, подклассы - цифрами от 0 до 9 после буквы, обозначающей класс. В классе О подклассы начинаются с О5. Последовательность спектральных классов отражает непрерывное падение температуры звезд по мере перехода к все более поздним спектральным классам. Она выглядит так:
О - B - A - F - G - K - M
Среди холодных красных звезд, кроме класса М, есть две другие разновидности. В спектре одних вместо полос молекулярного поглощения окиси титана характерны полосы окиси углерода и циана (в спектрах, обозначаемых буквами R и N), а среди других характерны полосы окиси циркония (класс S).
Подавляющее большинство звезд относится к последовательности от О до М. Эта последовательность непрерывна. Цвета звезд различных классов различны: О и В - голубоватые звезды, А - белые, F и G - желтые, К - оранжевые, М - красные.
Рассмотренная выше классификация одномерная, так как основной характеристикой является температура звезды. Но среди звезд одного класса есть звезды-гиганты и звезды-карлики. Они отличаются по плотности газа в атмосфере, площади поверхности, светимости. Эти различия отражаются на спектрах звезд. Существует новая, двумерная классификация звезд. По этой классификации у каждой звезды кроме спектрального класса указывается еще класс светимости. Он обозначается римскими цифрами от I до V. I - сверхгиганты, II-III - гиганты, IV - субгиганты, V - карлики. Например, спектральный класс звезды Веги выглядит как А0V, Бетельгейзе - М2I, Сириуса - А1V.
Все сказанное выше относится к нормальным звездам. Однако существует множество нестандартных звезд с необычными спектрами. Прежде всего это эмиссионные звезды. Для их спектров характерны не только темные (абсорбционные) линии, но и светлые линии излучения, более яркие, чем непрерывный спектр. Такие линии называются эмиссионными. Присутствие в спектре таких линий обозначается буквой “е” после спектрального класса. Так, есть звезды Ве, Ае, Ме. Наличие в спектре звезды О определенных эмиссионных линий обозначается как Оf. Существуют экзотические звезды, спектры которых состоят из широких эмиссионных полос на фоне слабого непрерывного спектра. Их обозначают WC и WN, в гарвардскую классификацию они не укладываются. В последнее время были открыты инфракрасные звезды, которые почти всю свою энергию излучают в невидимой инфракрасной области спектра.
Звезды-гиганты и звезды-карлики
Среди звезд встречаются гиганты и карлики. Самые большие среди них - красные гиганты, которые, несмотря на свое слабое излучение с квадратного метра поверхности, светят в 50000 раз мощнее Солнца. Самые крупные гиганты в 2400 раз больше Солнца. Внутри у них могла бы разместиться наша Солнечная система вплоть до орбиты Сатурна. Сириус - это одна из белых звезд, он светит в 24 раза мощнее Солнца, он примерно вдвое больше Солнца в диаметре.
Но существует множество звезд карликов. Это в основном красные карлики с диаметром в половину и даже в одну пятую диаметра нашего Солнца. Солнце по своему размеру является средней звездой, таких звезд в нашей галактике миллиарды.
Особое место занимают среди звезд белые карлики. Но о них будет рассказано позже, как о конечной стадии эволюции обычной звезды.
Переменные звезды
Переменные звезды - это звезды, блеск которых изменяется. У одних переменных звезд блеск изменяется периодически, у других наблюдается беспорядочное изменение блеска. Для обозначения переменных звезд используются латинские буквы с указанием созвездия. В пределах одного созвездия переменным звездам присваивается последовательно одна латинская буква, комбинация из двух букв либо буква V с номером. Например, S Car, RT Per, V 557 Sgr.
Переменные звезды делятся на три большие класса: пульсирующие, эруптивные (взрывные) и затменные.
Пульсирующие звезды обладают плавными изменениями блеска. Они обусловлены периодическим изменением радиуса и температуры поверхности. Периоды пульсирующих звезд меняются от долей дня (звезды типа RR Лиры) до десятков (цефеиды) и сотен дней (мириды - звезды типа Мира Кита). Пульсирующих звезд открыто около 14 тысяч.
Второй класс переменных звезд - взрывные, или, как их еще называют, эруптивные звезды. Сюда относятся, во-первых, сверхновые, новые, повторные новые, звезды типа И Близнецов, новоподобные и симбиотические звезды. К эруптивным звездам относятся молодые быстрые переменные звезды, звезды типа ИV Кита и ряд родственных им объектов. Число открытых эруптивных переменных превышает 2000.
Пульсирующие и эруптивные звезды называются физическими переменными звездами, поскольку изменение их видимого блеска вызваны физическими процессами, протекающими на них. При этом изменяется температура, цвет, а иногда и размер звезды.
Рассмотрим подробнее наиболее интересные типы физических переменных звезд. Например, цефеиды. Это весьма распространенный и очень важный тип физических переменных звезд. Им присущи особенности звезды d Цефея. Ее блеск непрерывно изменяется. Изменения повторяются через каждые 5 дней и 8 часов. Блеск возрастает быстрее, чем ослабевает после максимума. d Цефея - периодическая переменная звезда. Спектральные наблюдения показывают изменения лучевых скоростей и спектрального класса. Меняется также цвет звезды. Значит, в звезде происходят глубокие изменения общего характера, причина которых в пульсации внешних слоев звезды. Цефеиды - нестационарные звезды. Происходит поочередное сжатие и расширение под действием двух противоборствующих сил: силы притяжения к центру звезды и силы газового давления, выталкивающей вещество наружу. Очень важной характеристикой цефеид является период. Для каждой данной звезды он постоянен с большой точностью. Цефеиды - это звезды-гиганты и сверхгиганты с большой светимостью.
Главное, что между светимостью и периодом у цефеид существует зависимость: чем больше период блеска цефеиды, тем больше ее светимость. Таким образом, по известному из наблюдений периоду можно определить светимость или абсолютную звездную величину, а потом и расстояние до цефеиды. Вероятно, многие звезды на протяжении своей жизни некоторое время бывают цефеидами. Поэтому их изучение очень важно для понимания эволюции звезд. К тому же они помогают определить расстояние до других галактик, где они видны благодаря своей большой светимости. Цефеиды также помогают в определении размеров и формы нашей Галактики.
Другой тип правильных переменных - мириды, долгопериодичные переменные звезды, по имени звезды Миры (о Кита). Будучи огромными по своему объему, превышающему объем Солнца в миллионы и десятки миллионов раз, эти красные гиганты спектрального класса М пульсируют очень медленно, с периодами от 80 до 1000 суток. Изменение светимости в визуальных лучах у разных представителей этого типа звезд происходит от 10 до 2500 раз. Однако общая излучаемая энергия меняется лишь в 2-2,5 раза. Радиусы звезд колеблются около средних значений в пределах 5-10%, а кривые блеска похожи на цефеидные.
Как уже было сказано, далеко не у всех физических переменных звезд наблюдаются периодические изменения. Известно множество звезд, которые относятся к полуправильным или неправильным переменным. У таких звезд трудно или вообще невозможно заметить закономерности в изменении блеска.
Рассмотрим теперь третий класс переменных звезд - затменные переменные. Это двойные системы, плоскость орбиты которых параллельна лучу зрения. При движении звезд вокруг общего центра тяжести они поочередно затмевают друг друга, что и вызывает колебания их блеска. Вне затмений до наблюдателя доходит свет от обоих компонентов, а во время затмения свет ослабляется затмевающим компонентом. В тесных системах изменения суммарного блеска могут быть вызваны также искажениями формы звезд. Периоды затменных звезд - от нескольких часов до десятков лет.
Существует три основных типа затменных переменных звезд. Первый - это переменные звезды типа Алголя (b Персея). Компоненты этих звезд имеют шаровидную форму, причем размеры звезды-спутника больше, а светимость меньше главной звезды. Оба компонента либо белого цвета, либо главная звезда белого цвета, а звезда-спутник желтого. Пока затмения нет, блеск звезды практически постоянен. При затмении главной звезды блеск резко уменьшается (главный минимум), а при заходе спутника за главную звезду уменьшение блеска незначительно (вторичный минимум) или совсем не наблюдается. Из анализа кривой блеска можно вычислить радиусы и светимости компонентов.
Второй тип затменных переменных звезд - это звезды типа b Лиры. Их блеск непрерывно и плавно изменяется в пределах примерно двух звездных величин. Между главными минимумами обязательно наступает менее глубокий вторичный минимум. Периоды переменности - от полусуток до нескольких суток. Компоненты этих звезд - массивные голубовато-белые и белые гиганты спектральных классов В и А. Из-за значительной массы и относительной близости друг к другу оба компонента подвержены сильному приливному воздействию, в результате чего приобрели эллипсоидальную форму. В таких тесных парах атмосферы звезд проникают друг в друга, и происходит непрерывный обмен веществом, часть которого уходит в межзвездное пространство.
Третий тип затменно двойных звезд - звезды, получившие название звезд типа W Большой Медведицы по имени этой звезды, период переменности (и обращения) которой равен всего лишь 8 часам. Трудно представить себе ту колоссальную скорость, с которой обращаются огромные компоненты этой звезды. Спектральные классы этих звезд F и G.
Существует еще небольшой отдельный класс переменных звезд - магнитные звезды. Кроме большого магнитного поля они имеют сильные неоднородности поверхностных характеристик. Такие неоднородности при вращении звезды приводят к изменению блеска.
Примерно для 20000 звезд класс переменности не определен.
Изучение переменных звезд имеет большое значение. Переменные звезды помогают определить возраст звездных систем, где они находятся, и тип их звездного населения; расстояния до удаленных частей нашей Галактики, а также до других галактик. Современные наблюдения показали, что некоторые переменные двойные звезды являются источником рентгеновского излучения.
Звезды, истекающие газом
В коллекции звездных спектров можно проследить непрерывный переход от спектров с отдельными тонкими линиями к спектрам, содержащим отдельные необычайно широкие полосы наряду с темными линиями и даже без них.
Звезды, которые по линиям их спектров могли бы быть отнесены к звездам спектрального класса О, но имеют в спектре широкие яркие полосы, называют звездами типа Вольфа-Райе - по имени двух французских ученых, обнаруживших и описавших их еще в прошлом столетии. Разгадать природу этих звезд удалось только теперь.
Звезды этого класса - самые горячие среди всех известных. Их температура - 40-100 тысяч градусов.
Такие огромные температуры сопровождаются столь мощным излучением потока ультрафиолетовых лучей, что легкие атомы водорода, гелия, а при очень высокой температуре и атомы других элементов, по-видимому, не выдержав давления света снизу, с огромной скоростью взлетают вверх. Скорость их движения под действием давления света так велика, что притяжение звезды не в силах их удержать. Непрерывным потоком они срываются с поверхности звезды и почти не удерживаемые мчатся прочь в мировое пространство, образуя как бы атомный дождь, но направленный не вниз, а вверх. Под таким дождем сгорело бы все живое на планетах, если бы таковые окружали эти звезды.
Непрерывный дождь атомов, срывающихся с поверхности звезды, образует вокруг нее сплошную, но непрерывно рассеивающуюся в пространство атмосферу.
Как долго может истекать газом звезда типа Вольфа-Райе? В год звезда Вольфа-Райе выбрасывает массу газа, равную одной десятой или стотысячной доле массы Солнца. Масса звезд типа Вольфа-Райе в среднем в десяток раз превышает массу Солнца. Истекая газом с такой скоростью, звезда Вольфа-Райе не может просуществовать дольше, чем 10 4 -10 5 лет, после этого от нее уже ничего не останется. Независимо от этого есть данные, что ив действительности звезды в подобном состоянии существуют не дольше десяти тысяч лет, скорее даже значительно меньше. Вероятно, с уменьшением их массы до некоторого значения температура их падает, выброс атомов прекращается. В настоящее время на всем небе известно всего лишь около сотни таких саморазрушающихся звезд. Вероятно, лишь немногие, наиболее массивные звезды достигают в своем развитии таких высоких температур, когда начинается потеря газа. Быть может, освободившись таким образом от излишек массы, звезда может продолжать нормальное, “здоровое” развитие.
Большинство звезд типа Вольфа-Райе - очень тесные спектрально-двойные звезды. Их партнер в паре всегда оказывается также массивной и горячей звездой класса О или В. Многие из таких звезд - затменно-двойные. Звезды, истекающие газом, хоть и редко встречаются, но обогатили представление о звездах вообще.
Новые звезды
Новыми называются звезды, блеск которых неожиданно возрастает в сотни, тысячи, даже миллионы раз. Достигнув наибольшей яркости, новая звезда начинает гаснуть и возвращается в спокойное состояние. Чем мощнее вспышка новой звезды, тем быстрее падает ее блеск. По скорости падения блеска новые звезды относят либо к “быстрым”, либо к “медленным”.
Все новые звезды выбрасывают при вспышке газ, который разлетается с высокими скоростями. Наибольшая масса газа, выбрасываемого новыми звездами при вспышке, заключена в главной оболочке. Эта оболочка видна через десятки лет после вспышки вокруг некоторых других звезд в виде туманности.
Все новые - двойные звезды. При этом пара состоит всегда из белого карлика и нормальной звезды. Так как звезды очень близки друг к другу, то возникает поток газа с поверхности нормальной звезды на поверхность белого карлика. Существует гипотеза вспышек новых. Вспышка происходит в результате резкого ускорения термоядерных реакций горения водорода на поверхности белого карлика. Водород попадает на белый карлик с нормальной звезды. Термоядерное “горючее” накапливается и взрывается после достижения некоторой критической величины. Вспышки могут повторяться. Интервал между ними от 10000 до 1000000 лет.
Ближайшие родственники новых звезд - карликовые новые звезды. Их вспышки в тысячи раз слабее вспышек новых звезд, но происходят они в тысячи раз чаще. По виду новые звезды и карликовые новые в спокойном состоянии не отличаются друг от друга. И до сих пор не известно, какие физические причины приводят к столь разной взрывной активности этих внешне похожих звезд.
Сверхновые звезды
Сверхновые звезды - самые яркие звезды из тех, которые появляются на небе в результате звездных вспышек. Вспышка сверхновой - катастрофическое событие в жизни звезды, так как она уже не может вернуться в исходное состояние. В максимуме блеска она светит, как несколько миллиардов звезд, подобных Солнцу. Полная энергия, выделяемая при вспышке, сопоставима с энергией, излученной Солнцем за время своего существования (5 млрд. лет). Энергия расходится на ускорение вещества: оно разлетается во все стороны с огромными скоростями (до 20000 км/с). Остатки вспышек сверхновых звезд наблюдаются сейчас в виде расширяющихся туманностей с необычными свойствами (Крабовидная туманность). Их энергия равна энергии вспышки сверхновой. После вспышки на месте сверхновой остается нейтронная звезда или пульсар.
До сих пор окончательно не ясен механизм вспышек сверхновых. Скорее всего такая звездная катастрофа возможна только в конце “жизненного пути” звезды. Наиболее вероятны следующие источники энергии: гравитационная энергия, выделяющаяся при катастрофическом сжатии звезды. Вспышки сверхновых имеют важные последствия для Галактики. Вещество звезды, разлетающееся после вспышки, несет энергию, которая питает энергию движения межзвездного газа. Это вещество содержит новые химические соединения. В определенном смысле все живое на Земле обязано своим существованием сверхновым звездам. Без них химический состав вещества галактик был бы весьма скудным.
Двойные звезды
Двойные звезды - пары звезд, связанные в одну систему силами тяготения. Компоненты таких систем описывают свои орбиты вокруг общего центра масс. Есть тройные, четверные звезды; их называют кратными звездами.
Системы, в которых компоненты можно разглядеть в телескоп называют визуально-двойными. Но иногда они лишь случайно расположены в одном направлении для земного наблюдателя. В пространстве их разделяют огромные расстояния. Это оптические двойные звезды.
Другой тип двойных составляют те звезды, которые при движении попеременно загораживают друг друга. Это затменно-двойные звезды.
Двойными являются и звезды с одинаковым собственным движением (при отсутствии других признаков двойственности). Это так называемые широкие пары. При помощи многоцветной фотоэлектрической фотомерии можно обнаружить двойные звезды, которые иначе ничем себя не проявляют. Это фотомерические двойные.
Звезды с невидимыми спутниками также могут быть причислены к двойным.
Спектрально-двойные звезды - звезды, двойственность которых обнаруживается лишь при исследовании их спектров.
Звездные скопления
Это группы звезд, связанных между собой силой притяжения и общностью происхождения. Они насчитывают от нескольких десятков до сотен тысяч звезд. Различают рассеянные и шаровые скопления. Различие между ними определяется массой и возрастом этих образований.
Рассеянные звездные скопления объединяют десятки и сотни, редко тысячи звезд. Их размеры составляют обычно несколько парсек. Концентрируются к экваториальной плоскости Галактики. В нашей Галактике известно более 1000 скоплений.
Шаровые звездные скопления насчитывают сотни тысяч звезд, имеют четкую сферическую или эллипсоидальную форму с сильной концентрацией звезд к центру. Все шаровые скопления расположены далеко от Солнца. В Галактике известно 130 шаровых скоплений, а должно быть около 500.
Шаровые скопления, по-видимому, образовались из огромных газовых облаков на ранней стадии формирования Галактики, сохранив их вытянутые орбиты. Образование рассеянных скоплений началось позднее из газа, “осевшего” к плоскости Галактики. В наиболее плотных облаках газа образование рассеянных скоплений и ассоциаций продолжается и сейчас. Поэтому возраст рассеянных скоплений неодинаков, тогда как возраст больших шаровых скоплений примерно одинаков и близок к возрасту Галактики.
Звездные ассоциации
Это рассеянные группы звезд спектральных классов О и В и типа Т. Тельца. По своим характеристикам звездные ассоциации похожи на большие очень молодые рассеянные скопления, но отличаются от них, по-видимому, меньшей степенью концентрации к центру. В других галактиках есть комплексы горячих молодых звезд, связанные с гигантскими облаками ионизированного их излучением водорода - сверхассоциации.
Что питает звезды?
За счет чего звезды расходуют такие чудовищные количества энергии? В разное время выдвигались разные гипотезы. Так, было мнение, что энергия Солнца поддерживается падением на него метеоритов. Но их должно было бы сыпаться на Солнце значительно много, что заметно увеличивало бы его массу. Энергия Солнца могла бы пополняться за счет его сжатия. Однако, если бы Солнце было некогда бесконечно большим, то и в этом случае его сжатия до современного размера хватило бы на поддержание энергии всего лишь в течение 20 миллионов лет. Между тем доказано, что земная кора существует и освещается Солнцем гораздо дольше.
Наконец, физика атомного ядра указала источник звездной энергии, хорошо согласующийся с данными астрофизики и, в частности, с выводом о том, что большую часть массы звезды составляет водород.
Теория ядерных реакций привела к выводу, что источником энергии в большинстве звезд, в том числе и в Солнце, является непрерывное образование атомов гелия из атомов водорода.
Когда весь водород превратится в гелий, звезда может еще существовать за счет превращения гелия в более тяжелые элементы, вплоть до железа.
Внутреннее строение звезд
Мы рассматриваем звезду как тело, подверженное действию разных сил. Сила тяготения стремится стягивать вещество звезды к центру, газовое же и световое давления, направленные изнутри, стремятся оттолкнуть его от центра. Так как звезда существует как устойчивое тело, то, следовательно, между борющимися силами есть какое-то равновесие. Для этого температура разных слоев в звезде должна устанавливаться такая, чтобы в каждом слое поток энергии наружу уводил к поверхности всю энергию, возникшую под ним. Энергия образуется в небольшом центральном ядре. Для начального периода жизни звезды ее сжатие является источником энергии. Но лишь до тех пор пока температура не поднимется настолько, что начнутся ядерные реакции.
Формирование звезд и галактик
Материя во Вселенной находится в непрерывном развитии, в самых разнообразных формах и состояниях. Раз меняются формы существования материи, то, следовательно, различные и разнообразные объекты не могли возникнуть все одновременно, а формировались в разные эпохи и поэтому имеют свой определенный возраст, отсчитываемый от начала их зарождения.
Научные основы космогонии были заложены еще Ньютоном, который показал, что вещество в пространстве под действием собственной гравитации разделяется на сжимающиеся куски. Теория образования сгустков вещества, из которых формируются звезды, была развита в 1902 г. английским астрофизиком Дж.Джинсом. Эта теория объясняет и происхождение Галактик. В первоначально однородной среде с постоянной температурой и плотностью может возникнуть уплотнение. Если сила взаимного тяготения в нем превысит силу газового давления, то среда станет сжиматься, а если превалирует газовое давление, то вещество рассеется в пространстве.
Считают, что возраст Метагалактики - 13-15 млрд. лет. Этот возраст не противоречит оценкам возраста наиболее старых звезд и шаровых звездных скоплений в нашей Галактике.
Эволюция звезд
Возникшие в газопылевой среде Галактики сгущения, продолжающие сжиматься под действием собственного тяготения, получили названия протозвезд. По мере сжатия плотность и температура протозвезды повышается, и она начинает обильно излучать в инфракрасном диапазоне спектра. Длительность сжатия протозвезд различна: при массе меньше солнечной - сотни миллионов лет, а у массивных - всего лишь сотни тысяч лет. Когда температура в недрах протозвезды повысится до нескольких миллионов Кельвинов, в них начинаются термоядерные реакции превращения водорода в гелий. При этом выделяется огромная энергия, препятствующая дальнейшему сжатию и разогревающая вещество до самосвечения - протозвезда превращается в обычную звезду. Итак, стадию сжатия сменяет стационарная стадия, сопровождающаяся постепенным “выгоранием” водорода. В стационарной стадии звезда проводит большую часть своей жизни. Именно в этой стадии эволюции находятся звезды, которые располагаются на главной последовательности “спектр-светимость”. Время пребывания звезды на главной последовательности пропорционально массе звезды, так как от этого зависит запас ядерного горючего, и обратно пропорционально светимости, которая определяет темп расхода ядерного горючего.
Когда весь водород в центральной области превратится в гелий, внутри звезды образуется гелиевое ядро. Теперь уже водород будет превращаться в гелий не в центре звезды, а в слое, прилегающем к очень горячему гелиевому ядру. Пока внутри гелиевого ядра нет источников энергии, оно будет постоянно сжиматься и при этом еще более разогреваться. Сжатие ядра приводит к более бурному выделению ядерной энергии в тонком слое у границы ядра. У более массивных звезд температура ядра при сжатии становится выше 80 млн. Кельвинов, и в нем начинаются термоядерные реакции превращения гелия в углерод, а потом и в другие более тяжелые химические элементы. Выходящая из ядра и его окрестностей энергия вызывает повышение газового давления, под действием которого фотосфера расширяется. Энергия, приходящая к фотосфере из недр звезды, распространяется теперь на большую площадь, чем раньше. В связи с этим температура фотосферы понижается. Звезда сходит с главной последовательности, постепенно превращаясь в красного гиганта или сверхгиганта в зависимости от массы, и становится старой звездой. Проходя стадию желтого сверхгиганта, звезда может оказаться пульсирующей, то есть физической переменной звездой, и остаться такой в стадии красного гиганта. Раздувшаяся оболочка звезды небольшой массы уже слабо притягивается ядром и, постепенно удаляясь от него, образует планетарную туманность. После окончательного рассеяния оболочки остается лишь горячее ядро звезды - белый карлик.
Иная судьба у более массивных звезд. Если масса звезды примерно вдвое превышает массу Солнца, то такие звезды на последних этапах своей эволюции теряют устойчивость. В частности, они могут взорваться как сверхновые, а затем катастрофически сжаться до размеров шаров радиусом в несколько километров, то есть превратиться в нейтронные звезды.
Звезда, масса которой более чем вдвое превышает массу Солнца, потеряв равновесие и начав сжиматься, либо превратится в нейтронную звезду, либо вообще не сможет достигнуть устойчивого состояния. В процессе неограниченного сжатия она, вероятно, способна превратиться в черную дыру.
Белые карлики
Белые карлики - необычные, очень маленькие плотные звезды с высокими поверхностными температурами. Главная отличительная черта внутреннего строения белых карликов - гигантские по сравнению с нормальными звездами плотности. Из-за громадной плотности газ в недрах белых карликов находится в необычном состоянии - вырожденном. Свойства такого вырожденного газа совсем не похожи на свойства обычных газов. Его давление, например, практически не завит от температуры. Устойчивость белого карлика поддерживается тем, что сжимающей его громадной силе тяготения противостоит давление вырожденного газа в его недрах.
Белые карлики находятся на конечной стадии эволюции звезд не очень больших масс. Ядерных источников в звезде уже нет, и она еще очень долго светит, медленно остывая. Белые карлики устойчивы, если их масса не превышает примерно 1,4 массы Солнца.
Нейтронные звезды
Нейтронные звезды - очень маленькие, сверхплотные небесные тела. Их диаметр в среднем не больше нескольких десятков километров. Нейтронные звезды образуются после исчерпания источников термоядерной энергии в недрах обычной звезды, если ее масса к этому моменту превышает 1,4 массы Солнца. Поскольку источник термоядерной энергии отсутствует, устойчивое равновесие звезды становится невозможным и начинается катастрофическое сжатие звезды к центру - гравитационный коллапс. Если исходная масса звезды не превышает некоторой критической величины, то коллапс в центральных частях останавливается и образуется горячая нейтронная звезда. Процесс коллапса занимает доли секунды. За ним может последовать либо натекание оставшейся оболочки звезды на горячую нейтронную звезду с испусканием нейтрино, либо сброс оболочки за счет термоядерной энергии “непрогоревшего” вещества или энергии вращения. Такой выброс происходит очень быстро и с Земли он выглядит как вспышка сверхновой звезды. Наблюдаемые нейтронные звезды - пульсары часто связаны с остатками сверхновых звезд. Если масса нейтронной звезды превышает 3-5 массы Солнца, равновесие ее станет невозможным, и такая звезда будет представлять собой черную дыру. Очень важные характеристики нейтронных звезд - вращение и магнитное поле. Магнитное поле может быть в миллиарды и триллионы раз сильнее магнитного поля Земли.
Пульсары
Пульсары - источники электромагнитного излучения, изменяющегося строго периодически: от долей секунды до нескольких минут. Первые пульсары были открыты в 1968г. как слабые источники импульсного радиоизлучения. Позже были открыты периодические источники рентгеновского излучения - так называемые рентгеновские пульсары, свойства излучения которых существенно отличаются от свойств радиопульсаров.
Природа пульсаров полностью пока не раскрыта. Ученые считают, что пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды с сильным магнитным полем. Из-за магнитного поля излучение пульсара подобно лучу прожектора. Когда из-за вращения нейтронной звезды луч попадает на антенну радиотелескопа, мы видим всплески излучения. Наблюдаемые у некоторых пульсаров “сбои” периодов подтверждают предсказания о наличии твердой коры и сверхтекучего ядра у нейтронных звезд (“сбои” периода происходят при разломе твердой коры - “звездотрясениях”).
Большая часть пульсаров образуется при взрывах сверхновых звезд. Это доказано, по крайней мере, для пульсара в центре Крабовидной туманности, у которого наблюдается импульсивное излучение также и в оптическом диапазоне.
Черные дыры
Одни из самых интересных и загадочных объектов во Вселенной - черные дыры. Ученые установили, что черные дыры должны возникать в результате очень сильного сжатия какой-либо массы, при котором поле тяготения возрастает настолько сильно, что не выпускает ни свет, ни какое-либо другое излучение, сигналы или тела.
Для того чтобы преодолеть тяготение и вырваться из черной дыры, потребовалась бы вторая космическая скорость, большая световой. Согласно теории относительности, никакое тело не может развить скорость, большую чем скорость света. Вот почему из черной дыры ничто не может вылететь, не может поступать наружу никакая информация. После того как любые тела, любое вещество или излучение упадут под действием тяготения в черную дыру, наблюдатель никогда не узнает, что произошло с ними в дальнейшем. Вблизи черных дыр, как утверждают ученые, должны резко изменяться свойства пространства и времени.
Ученые считают, что черные дыры могут возникать в конце эволюции достаточно массивных звезд.
Наиболее сильно эффекты, возникающие при падении в поле черной дыры окружающего вещества, проявляются тогда, когда черная дыра входит в состав двойной звездной системы, в которой одна звезда - яркий гигант, а второй компонент - черная дыра. В этом случае газ из оболочки звезды-гиганта течет к черной дыре, закручивается вокруг нее, образуя диск. Слои газа в диске трутся друг о друга, по спиральным орбитам медленно приближаются к черной дыре и в конце концов падают в нее. Но еще до этого падения у границы черной дыры газ разогревается трением до температуры в миллионы градусов и излучает в рентгеновском диапазоне. По этому излучению астрономы пытаются обнаружить черные дыры в двойных звездных системах.
Возможно, что очень массивные черные дыры возникают в центрах компактных звездных скоплений, в центрах галактик и квазарах.
Не исключено также, что черные дыры могли возникнуть в далеком прошлом, в самом начале расширения Вселенной. В этом случае возможно образование и очень маленьких черных дыр с массой гораздо меньшей, чем масса небесных тел.
Этот вывод особенно интересен потому, что вблизи таких маленьких черных дыр поле тяготения может вызывать специфические квантовые процессы “рождения” частиц из вакуума. С помощью потока этих рождающихся частиц можно обнаружить маленькие черные дыры во Вселенной.
Квантовые процессы рождения частиц приводят к медленному уменьшению массы черных дыр, к их “испарению”.
Список литературы
Астрофизика, под ред. Дагаева М.М и Чаругина В.М.
Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о Вселенной. М.:1980
Мейер М.В. Мироздание. С.-П.:1909
Учебник по астрономии для 11 класса. М.:1994
Фролов В.П. Введение в физику черных дыр.
Энциклопедический словарь юного астронома.
на тему: «Звезды и созвездия»
ученицы 2 «А» класса МКОУ «СОШ№17» г. о. Нальчик
АртабаевойАрианны Тимуровны
Учитель
Созвездие Малой Медведицы
Ясные ночи являют перед нами извечную картину звездного неба. Городским жителям, конечно, трудно насладиться этим зрелищем в полной мере, но в прошлом, когда городов было мало, люди гораздо чаще обращали внимание на небо — по вполне практическим соображениям.
Наши далекие предки считали звезды неподвижными. Действительно, несмотря на то что вся картина звездного неба непрерывно вращается (отражая вращение Земли), взаимное расположение звезд на ней остается неизменным на протяжении столетий. Поэтому звезды с незапамятных времен использовались для определения местонахождения на земле и отсчета времени. Для удобства ориентации люди разбили небо на созвездия — участки с легко узнаваемыми звездными рисунками.
Названия многих созвездий сохранились с глубокой древности: Лира и Кассиопея, Большая Медведица и Волопас упоминаются уже в произведениях Гомера (VII век до н. э.), который, к слову, полагал, что звезды создал Зевс исключительно в помощь мореплавателям. Почти столь же древним является и созвездие Малой Медведицы.
Малая Медведица на протяжении многих веков играет важную роль в . Это созвездие замечательно вовсе не яркими звездами или заметным рисунком, но тем, что указывает направление на север.
Как известно, географический северный полюс — это место, в котором воображаемая ось вращения Земли пересекает ее поверхность в северном полушарии (соответственно, в южном полушарии такой точкой будет южный полюс). Если ось вращения Земли продлить в бесконечность, то она будет указывать на северный и южный полюса небесной сферы, к которой, как полагали древние астрономы, крепятся звезды и Млечный Путь. Вокруг точки северного полюса с периодом в сутки вращается вся небесная сфера, но сам полюс при этом остается неподвижным.
Моряки прошлого знали, что небесный полюс неподвижен, а высота его зависит только от широты местонахождения. При этом перпендикуляр, опущенный от небесного полюса к горизонту, указывает направление на север.
Созвездие Малой Медведицы замечательно тем, что именно в нем находится северный полюс мира, вблизи знаменитой Полярной звезды. Но так было не всегда. Из-за прецессии во времена Гомера ближе всех к северному полюсу мира была звезда Кохаб или в Малой Медведицы. А еще раньше, более 4000 лет назад, функцию полярной выполняла звезда Тубан или б Дракона. Выходит, полюс мира все-таки не неподвижен, а блуждает по небу! Правда, движение его столь медленно, что для практических целей этим можно пренебречь.
Кстати говоря, сам термин «северный полюс» вошел в обиход лет 500 назад, до этого полюс называли арктическим, от греческого слова «арктос» (бскфпж) — медведь! Для древних арктика была территорией, лежащей под созвездиями медведиц.
Происхождение созвездия
Малая Медведица принадлежит к числу древнейших созвездий, и потому разобраться в ее «родословной» довольно сложно. Хотя Гомер в своих произведениях упоминает только Большую Медведицу, Малая появилась, вероятно, уже в конце VII века до нашей эры. Вот что писал по этому поводу Страбон в своей «Географии», появившейся две тысячи лет назад: «Вероятно, в эпоху Гомера другая Медведица еще не считалась созвездием и эта группа звезд не была известна грекам как таковая, пока финикийцы ее не отметили и не стали пользоваться для мореплавания»…
Вероятно, люди выделили Малую Медведицу в отдельное созвездие после того, как она стала находиться ближе других звездных фигур к северному полюсу мира. По Малой Медведице было гораздо удобнее ориентироваться, чем по другим созвездиям (до этого моряки определяли направление на север по ковшу соседней Большой Медведицы). Вероятно около 600 года до нашей эры известный философ античности Фалес Милетский последовал примеру финикийцев и ввел Малую Медведицу в греческую , сформировав созвездие из крыльев мифического Дракона, расположившегося на небе поблизости.
Как найти Малую Медведицу?
Чтобы научиться находить на небе это небольшое созвездие, необходимо знать, как выглядит Малая Медведица. Созвездие это имеет всего три более или менее яркие звезды, потому для отождествления его понадобится известная сноровка.
Главной и наиболее заметной деталью Малой Медведицы является астеризм Малый Ковш, который, правда, далеко не так заметен, как ковш Большой Медведицы. Определить Малую Медведицу можно, отыскав вначале Полярную звезду (она же б Малой Медведицы). Для этого следует найти Большой Ковш. Осенью и зимой ковш Большой Медведицы виден на севере низко над горизонтом, весенними вечерами — на востоке в вертикальном положении ручкой вниз, а летом — на западе ручкой вверх. Затем через крайние звезды в Большом Ковше — б и в Большой Медведицы — нужно провести длинную, слегка изогнутую линию. Полярная звезда находится примерно на пятикратном расстоянии между звездами б и в Большой Медведицы. По яркости она примерно равна этим звездам. Полярная звезда отмечает конец ручки Малого Ковша; сам же ковшик тянется от нее в сторону ковша Большой Медведицы. В отличие от Большого Ковша, ручка его выгнута в обратную сторону.
В состав Малого Ковша, как и в состав Большого, входят 7 звезд. Однако, в отличие от звезд последнего, звезды Малого Ковша сильно различаются по блеску. Только три его наиболее яркие звезды — б, в и г — можно без труда найти на засвеченном городском небе. А вот 4 других звезды Малого Ковша гораздо тусклее и в городе видны далеко не всегда. Вероятно, именно поэтому неопытные любители астрономии часто неправильно распознают Малый Ковш, умудряясь принять за него даже крошечный ковшик Плеяд. Тем не менее, увидев Малый Ковш хотя бы раз, вы уже вряд ли когда-нибудь его потеряете, ведь эта фигура всегда, в любое время года и суток находится примерно в одной и той же части неба.
Легенда о созвездии Малой Медведицы
Большую и Малую Медведицы связывает не только соседство на небе, но также мифы и легенды, сочинять которые древние греки были большие мастаки.
Главная роль в историях с медведицами обычно отводилась Каллисто, дочери Ликаона, царя Аркадии. Согласно одной из легенд, красота ее была столь необыкновенна, что она привлекла внимание всемогущего Зевса. Приняв обличье богини-охотницы Артемиды, в свите которой состояла Каллисто, Зевс проник к деве, после чего у нее родился сын Аркад. Узнав об этом, ревнивая супруга Зевса Гера тотчас же превратила Каллисто в медведицу. Прошло время. Аркад вырос и стал прекрасным юношей. Однажды, охотясь на дикого зверя, он напал на след медведя. Ничего не подозревая, он уже намеревался поразить животное стрелою, но Зевс не допустил убийства: превратив своего сына также в медведя, он перенес обоих на небо. Этот поступок привел в ярость Геру; встретившись со своим братом Посейдоном (богом морей), богиня упросила его не пускать парочку в свое царство. Именно поэтому Большая и Малая Медведицы в средних и северных широтах никогда не заходят за горизонт.
Другая легенда связана с рождением Зевса. Отцом его был бог Кронос, который, как известно, имел привычку пожирать собственных детей. Чтобы уберечь младенца, супруга Кроноса, богиня Рея, спрятала Зевса в пещере, где его вскармливали две медведицы — Мелисса и Гелис, которые позже были вознесены на небо.
Вообще, для древних греков медведь был животным экзотическим и редким. Возможно, поэтому обе медведицы на небе обладают длинными изогнутыми хвостами, которые в действительности у медведей не встречаются. Некоторые, правда, объясняют их возникновение бесцеремонностью Зевса, который за хвосты вытягивал медведиц на небо. Но хвосты могут иметь совершенно другое происхождение: у тех же греков созвездие Малой Медведицы имело альтернативное название — Киносура (от греч. Кхньупхсйт), что переводится как «Собачий хвост».
Большой и Малый Ковши в народе часто называли «колесницами» или Большим и Малым Возами (не только в Греции, но и на Руси). И в самом деле, при должном воображении можно в ковшах этих созвездий увидеть телеги с упряжью.
На протяжении веков люди наблюдали за звездными узорами в ночном небе- созвездиями .
При изучении звездного неба астрономы древнего мира делили небо на области. Каждая область была разделена на группы звезд, называемые созвездиями.
Созвездия - это участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звездном небе. В переводе с латыни «созвездие» означает «группа звезд». Они служат отличными ориентирами, помогающими находить звезды. Одно созвездие может содержать от 10 до 150 звезд.
Всего известно 88 созвездий. 47 являются древними, известными уже несколько тысячелетий. Многие из них носят имена героев древнегреческих мифов, например Геркулес, Гидра, Кассиопея и охватывают область неба, доступную наблюдениям с юга Европы. 12 созвездий традиционно называют зодиакальными. Это, всем известные:Стрелец, Козерог,Водолей,Рыбы,Овен,Телец,Близнецы,Рак,Лев,Дева,Ве-сы и Скорпион. Остальные современные созвездия были введены в 17-18 веках в результате изучения южного неба.
Определить свое местонахождение можно было, найдя в небе определенное созвездие на том или ином месте неба. Выделение в массе звезд определенных картин помогало при изучении звездного неба. Астрономы древнего мира делили небо на области. Каждая область была разделена на группы звезд, называемые созвездиями.
Созвездия- это воображаемые фигуры, которые звезды образуют на небосводе. Ночное небо- это полотно, усеянное картинами из точек. Люди находили на небе картины, начиная с древнейших времен.
Созвездиям давали имена, о них складывали легенды и мифы. Разные народы делили звезды на созвездия различными способами.
Некоторые истории, связанные с образованием созвездий, были чрезвычайно причудливы. Вот, например,какую картину видели древние египтяне в созвездии, окружающем Ковш Большой Медведицы. Они видели быка, рядом с ним лежал человек, человека тащил по земле гиппопотам, который шел на двух ногах и нес на спине крокодила.
Люди видели в небе то, что хотели видеть. Охотничьи племена видели выполненные звездами изображения диких животных на которых они охотились. Европейские мореплаватели находили созвездия, напоминающие по форме компас. Действительно, ученые считают, что главной областью использования созвездий было научиться ориентироваться в море во время плавания.
Есть легенда, в которой рассказывается, что жена египетского фараона Береника (Вероника) предложила свои роскошные волосы в дар богине Венере. Но волосы были похищены из чертогов Венеры и попали на небо в качестве созвездия. Летом созвездие Волосы Вероники можно увидеть в Северном полушарии ниже ручки Ковша Большой Медведицы.
Многие истории о созвездиях берут свое начало в греческих мифах. Вот один из них. Богиня Юнона приревновала к своему мужу Юпитеру служанку Каллисто. Чтобы защитить Каллисто, Юпитер превратил ее в медведицу. Но это создало новую проблему. Однажды сын Каллисто вышел на охоту и увидел свою мать. Думая, что это обыкновенная медведица, он поднял лук и прицелился, Юпитер вмешался и чтобы предотвратить убийство, превратил юношу в маленького медвежонка. Вот так, согласно мифу, на небе появились большая медведица и маленький медвежонок. Теперь эти созвездия называются Большая Медведица и Малая Медведица.
Положение звезд по отношению друг к другу постоянно, но все они вращаются вокруг определенной точки. В северном полушарии эта точка соответствует Полярной звезде . Если навести на эту звезду фотоаппарат на неподвижном штативе и выждать час, можно убедиться в том, что каждая из сфотографированных звезд описала часть окружности.
Когда смотришь на небо из северного полушария, Полярная звезда находится в центре, а Малая Медведица-над ней. Большая Медведица расположена слева, между двумя Медведицами «протиснулся» Дракон. Под Малой Медведицей, в форме перевернутой буквы М –созвездие Кассиопеи.
В южном полушарии нет центральной звезды, которая могла бы служить точкой отсчета (осью), вокруг которой, как нам кажется, вращаются все звезды. Выше центра находится Южный крест , а над ним, в свою очередь, Кентавр, словно окружающий его. Слева виден Южный Треугольник, а под ним- Павлин. Еще ниже располагается созвездие Тукан.
Поскольку Земля совершает оборот вокруг Солнца за год, ее положение относительно звезд постоянно меняется. Каждую ночь вид неба немного отличается от того, каким он был вчера. В северном полушарии летом Малая Медведица видна в центре, а над ней виден Дракон, словно окружающий ее, а внизу, справа, зигзаг Кассиопеи, над ней- созвездие Цефея, слева-Большая Медведица.
Зимой в северном полушарии с Земли видна другая часть неба. Справа различимо одно из самых красивых созвездий, Орион, а в нем посредине- Пояс Ориона. Внизу видно маленькое созвездие Зайца. Если провести линию вниз от Пояса Ориона, заметишь самую яркую звезду неба, Сириус, которая в наших широтах никогда не поднимается высоко над линией горизонта.
Создается впечатление, что звезды в созвездиях находятся близко друг от друга, на самом деле, это иллюзия.
Звезды созвездий отделены друг от друга триллионами километров. Но более удаленные звезды могут быть более яркими и выглядеть так же, как ближе расположенные менее яркие звезды. С Земли мы видим созвездия плоскими.
Звезды – как люди, они рождаются и умирают. Они находятся в постоянном движении. Поэтому с течением времени очертания созвездий изменяются. Миллион лет назад нынешний Ковш Большой Медведицы был похож не на ковш, а на длинное копье. Возможно через миллион лет людям придется придумывать новые названия созвездий, потому что их форма, несомненно, изменится.
Может быть, где-нибудь, существует планетная система, с которой наше Солнце выглядит как маленькая звездочка, часть какого-нибудь созвездия, в очертаниях которого обитатели далекой планеты видят силуэт своего родного экзотического животного.
РЕФЕРАТ
ученицы 4 «В» класса
МБОУ СОШ№3
им. атамана М.И.Платова
Головачёвой Лидии
Классный руководитель:
Удовитченко
Людмила Николаевна
на тему:
«Звезды и созвездия»
1.Понятие-созвездия, виды созвездий.
2.История названия созвездий.
3.Звездные карты.
Список литературы:
1.Вселенная:Энциклопедия для детей /Пер. с фр. Н.Клоковой М.: Эгмонт Россиия ЛТД., 2001г./
У Плешакова возникла хорошая идея - создать для детей атлас, по которому легко определять звезды и созвездия. Наши учителя эту идею подобрали и создали свой атлас-определитель, который еще более информативен и нагляден.
Что такое созвездия?
Если в ясную ночь поднять в небо глаза, то можно увидеть множество сверкающих, различных по размеру огоньков, которые словно россыпь бриллиантов, украшают небосвод. Эти огоньки называются звезды. Часть из них как-будто собраны в скопления и при длительном рассматривании их можно разделить на определенные группы. Такие группы человек назвал «созвездия». Некоторые из них могут напоминать форму ковша или затейливые очертания животных, однако, во многом, это лишь плод воображения.
Много веков астрономы старались изучить такие скопления звезд и придавали им мистические свойства. Люди пытались их систематизировать и найти общую закономерность, так и появились созвездия. На протяжении долгого времени созвездия тщательно изучались, некоторые разбивали на более маленькие, и они переставали существовать, а некоторые после уточнения просто корректировались. Например, созвездие Арго было поделено на более мелкие созвездия: Компас, Киль, Парус, Корма.
История происхождения названий созвездий также очень интересна. Для облегчения запоминания им давали названия, объединённые одной стихией или литературным произведением. Например, было замечено, что в период сильных дождей Солнце встает со стороны определенных созвездий, которым дали следующие названия: Козерог, Кит, Водолей, созвездие Рыб.
Чтобы привести все созвездия к определенной классификации, в 1930 году на заседании Международного астрономического союза было принято решение об официальной регистрации 88 созвездий. Согласно принятому решению созвездия состоят не из групп звезд, а представляют собой участки звездного неба.
Какие бывают созвездия?
Созвездия различаются по числу и яркости звезд, входящих в его состав. Выделяют 30 самых заметных групп звезд. Наиболее протяжённым по площади созвездием считается Большая Медведица. В ее состав входит 7 ярких и 118 видимых невооруженным взглядом звезд.
Самое маленькое созвездие, расположенное в южном полушарии, называют Южный Крест и увидеть его невооруженным глазом невозможно. Оно состоит из 5 ярких и 25 менее заметных звезд.
Малый Конь является самым маленьким созвездием северного полушария и состоит из 10 слабых звезд, которых можно увидеть невооруженным взглядом.
Самым красивым и ярким считается созвездие Ориона. В его состав входит 120 звезд, видимых невооруженным взглядом и из них 7 очень ярких.
Все созвездия условно делят на расположенные в южном или северном полушарии. Тем, кто живет в южном полушарии Земли, не видны скопления звезд, расположенные в северном и наоборот. Из 88 созвездий, 48 находятся в южном полушарии, а 31 - в северном. Оставшиеся 9 групп звезд расположены в обеих полушария. Северное полушарие легко определить по Полярной звезде, которая всегда очень ярко светит на небосклоне. Она является крайней звездой на ручке ковша Малой Медведицы.
В связи с тем, что Земля вращается вокруг Солнца, которое и не дает увидеть некоторые созвездия, происходит смена времен года и изменяется положение этого светила на небосклоне. Например, зимой расположение нашей планеты на околосолнечной орбите является противоположным таковому летом. Поэтому, в каждое время года можно увидеть только определенные созвездия. Например, в летний период на ночном небе можно увидеть образованный звездами Альтаир, Вега и Денеб треугольник. В зимнее время возникает возможность полюбоваться на бесконечно красивое созвездие Орион. Поэтому иногда и говорят: осенние созвездия, зимние, летние или весенние созвездия.
Созвездия лучше всего видны в летнее время и желательно их наблюдать на открытом пространстве, вне города. Некоторые звезды можно увидеть невооруженным взглядом, а для некоторых может понадобиться телескоп. Лучше всего видны созвездия Большой и Малой медведицы, а также Кассиопея. Осенью и зимой хорошо видны созвездия Тельца и Орион.
Яркие созвездия, которые видно в России
К самым красивым созвездиям северного полушария, видимым в России, относятся: Орион, Большая медведица, Телец, Большой пес, Малый пес.
Если всмотреться в их расположение и дать волю фантазии, то можно увидеть сцену охоты, которая, словно на древней фреске, запечатлена на небосклоне уже более двух тысяч лет. Отважный охотник Орион всегда изображен в окружении зверей. Справа от него бежит Телец, и охотник замахивается на него дубиной. У ног Ориона расположена верные Большой и Малый псы.
Созвездие Орион
Это самое большое и красочное созвездие. Его хорошо видно осенью и зимой. Орион можно увидеть над территорией всей России. Расположение его звезд напоминает очертания человека.
История образования этого созвездия берет свое начало из древнегреческих мифов. Согласно им, Орион был смелым и сильным охотником, сыном Посейдона и нимфы Эмвриалы. Он часто охотился вместе с Артемидой, но однажды, за победу над ней во время охоты, был поражен стрелой богини и погиб. После смерти он и был превращен в созвездие.
Ярчайшей звездой Ориона является Ригель. Она в 25 тыс. раз ярче Солнца и в 33 раза больше его по размеру. Эта звезда имеет голубовато-белое свечение и считается сверхгигантской. Однако, несмотря на такие внушительные размеры, она значительно меньше, чем Бетельгейзе.
Бетельгейзе украшает правое плечо Ориона. Она в 450 раз больше диаметра Солнца и если его поставить на место нашего светила, то эта звезда займет место четырех планет до Марса. Светит Бетельгейзе в 14000 раз ярче, чем Солнце.
В созвездие Орион входят также туманность и астеризмы.
Созвездие Телец
Еще одним большим и невообразимо красивым созвездием северного полушария является Телец. Оно располагается на северо-западе от Ориона и находится между созвездиями Овен и Близнецы. Недалеко от Тельца расположены таким созвездия, как: Возничий, Кит, Персей, Эридан.
Это созвездие в средних широтах можно наблюдать на протяжении практически всего года, исключение составляет вторая половина весны и начало лета.
История возникновения созвездия восходит к древним мифам. В них говорится о Зевсе, превратившимся в тельца, для того, чтобы похитить богиню Европу и привести ее на остров Крит. Впервые это созвездие описал Евдокс - математик, живший задолго до нашей эры.
Самой яркой звездой не только этого созвездия, но и других 12 групп звезд является Альдебаран. Она расположена на голове Тельца и раньше ее называли «глазом». Альдебаран в 38 раз больше диаметра Солнца и в 150 раз его ярче. Эта звезда находится на расстоянии 62 световых лет от нас.
Второй по яркости звездой созвездия является Нат или Эль-Нат (бычьи рога). Она располагается вблизи Возничего. Она ярче Солнца в 700 раз и больше его в 4,5 раза.
В пределах созвездия расположены два невероятно красивых рассеянных скопления звезд Гиады и Плеяды.
Возраст Гиад составляет 650 млн. лет. Их можно без труда найти на звездном небе благодаря Альдебарану, который прекрасно виден среди них. В их состав входит около 200 звезд.
Плеяды получили свое название благодаря девяти частям. Семь из них названы в честь семи сестер Древней Греции (Плеяд), а еще две - в честь их родителей. Плеяды очень хорошо заметны зимой. Они включают около 1000 звездных тел.
Не менее интересным образованием в созвездии тельца является Крабовидная туманность. Она образовалась после взрыва сверхновой в 1054 г. и была открыта в 1731 г. Удаленность туманности от Земли составляет 6500 световых лет, а диаметр ее около 11 св. лет.
Это созвездие относится к семейству Ориона и граничит с созвездиями Орион, Единорог, Малый Пес, Заяц.
Созвездие Большого Пса впервые было обнаружено Птолемеем во втором веке.
Существует миф, согласно которому Большой Пес раньше был Лелапом. Это был очень быстрый пес, который мог догнать любую добычу. Однажды он погнался за лисицей, которая не уступала ему в скорости. Итог гонки был предрешен, и Зевс превратил обоих животных в камень. Пса он поместил на небо.
Созвездие Большого пса очень хорошо видно зимой. Самой яркой звездой не только этого, но и всех других созвездий является Сириус. Она имеет голубоватый блеск и расположена довольно близко к Земле, на расстоянии 8,6 световых лет. По яркости в нашей солнечной системе ее превосходят Юпитер, Венера, Луна. Свет от Сириуса доходит до Земли через 9 лет, и он в 24 раза сильнее солнечного. У этой звезды есть спутник, который называется «Щенок».
С Сириусом связывают образование такого понятия, как «Каникулы». Дело в том, что эта звезда появлялась на небосклоне в период летней жары. Поскольку Сириус в переводе с греческого называется «канис», то этот период греки стали назвать каникулами.
Созвездие Малый Пес
Малый Пес граничит с такими созвездиями, как: Единорог, Гидра, Рак, Близнецы. Это созвездие олицетворяет собой животное, которое вместе с Большим Псом следует за охотником Орионом.
История образования этого созвездия, если опираться на мифы очень интересна. Согласно им, Малый Пес - это Мэра, собака Икария. Этого человека научил делать вино Дионис и этот напиток получался очень крепким. Однажды его гости решили, что Икария решил их отравить и убили его. Мэра очень грустил по хозяину и вскоре умер. Зевс расположил его в виде созвездия на звездном небе.
Лучше всего это созвездие наблюдать в январе и феврале.
Самыми яркими звездами этого созвездия являются Порцион и Гомейса. Порцион находится на расстоянии 11,4 световых лет от Земли. Он несколько ярче и горячее Солнца, но физически мало от него отличается.
Гомейса видима невооруженным взглядом и светится бело-голубым светом.
Созвездие Большая Медведица
Большая Медведица, напоминающая по форме ковш, является одним из трех самых крупных созвездий. Оно упоминается в трудах Гомера и в Библии. Это созвездие очень хорошо изучено и имеет большое значение во многих религиях.
Оно граничит с такими созвездиями, как: Водопас, Лев, Гончие Псы, Дракон, Рысь.
Согласно древнегреческим мифам, Большая Медведица ассоциируется с Каллисто, красивой нимфой и возлюбленной Зевса. Его жена Гера в наказание превратила Каллисто в медведя. Однажды, этот медведь наткнулся в лесу на Геру и их с Зевсом сына, Аркаса. Чтобы избежать трагедии, Зевс превратил сына и нимфу в созвездия.
Большой ковш образуют семь звезд. Наиболее яркими из них являются три: Дубхе, Алькаид, Алиот.
Дубхе является красным гигантом и указывает на Полярную звезду. Она находится в 120 световых годах от Земли.
Алькаид, третья по яркости звезда созвездия, выражает конец хвоста Большой Медведицы. От Земли она находится на расстоянии в 100 световых лет.
Алиот - самая яркая звезда в созвездии. Она олицетворяет собой хвост. Из-за своей яркости она применяется в навигации. Алиот светит в 108 раз ярче, чем Солнце.
Эти созвездия являются наиболее яркими и красивыми в северном полушарии. Их прекрасно можно увидеть невооруженным взглядом в осеннюю или морозную зимнюю ночь. Легенды их образования позволяют разгуляться фантазии и представить, как могучий охотник Орион вместе со своими верными псами бежит за добычей, а Телец и Большая Медведица внимательно наблюдают за ним.
Россия находится в северном полушарии, и в этой части неба нам удается видеть лишь некоторые от всех существующих на небе созвездий. В зависимости от времени года меняется только их положение на небе.
Читайте 10 интересных фактов о звездах в космосе: самая близкая звезда, из чего состоят, красные карлики, звездные пары, связь массы и длительности жизни.
Вы уверены, что вам известно все об этих формированиях? Нижеописанная информация способна освежить память или удивить. Рейтинг интересных фактов про звезды в космосе раскроет необычные детали их характеристики и поведения с фото. Напомним, что для самостоятельного поиска небесных тел в телескоп используйте карту звездного неба онлайн. На нашем сайте также есть телескопы, работающие в режиме реального времени и 3D-модели, позволяющие провести виртуальный тур по любым звездам и созвездиям галактики Млечный Путь. А теперь вернемся к интересным фактам о звездах в космосе.
Интересные факты о звездах Вселенной
- Ближайшая звезда – Солнце
Наш огненный шар Солнце – не только источник жизни в системе, но и типичная звезда Вселенной, удаленная на 150 миллионов км. Это желтый карлик (G2), пребывающий в этапе главной последовательности. На сжигание водородного запаса уйдет еще 4.5 миллиардов лет, и просуществует еще 7 миллиардов лет. Когда топливо полностью иссякнет, трансформируется в красного гиганта. Процесс заставит его увеличивать размер, поглощая ближайшие планеты. Да, тоже может попасть под раздачу.
Все звезды обладают одним составом
Звезды бывают различных типов и классификаций, но все они рождаются из холодного молекулярного водорода, разрушающегося из-за гравитационного воздействия. В этом процессе газ разбивается на несколько частей, которые в будущем станут полноценными звездами. Материал скапливается в шарообразную форму, и все еще разрушается, пока не активирует ядерный синтез на территории ядра.
Речь идет о первоначальном газе, появившемся с момента Большого Взрыва (74% – водород и 25% – гелий). Стандартное соотношение: ¾ водорода и ¼ гелия. Но в процессе развития звезды трансформируют водород в гелий. Именно поэтому современное соотношение у – 70% водорода и 29% гелия (небольшой процент уходит на другие микроэлементы).
Звезды пребывают в равновесии
Конечно, вы этого не замечаете, но звезды ежесекундно переживают конфликт. Существует общая сила тяжести, которая заставляет их втягиваться. При таком механизме звезда должна всасываться в себя, пока не превратится в маленькую точку, как это происходит у нейтронного типа. Но существует противовес в виде света. Ядерный синтез генерирует колоссальный энергетический запас. Фотоны постоянно рвутся наружу. Увеличивая яркость, звезда расширяет и свой размер, перевоплощаясь в красный гигант. Как только давление заканчивается, они разрушаются до белого карлика.
Большая часть – красные карлики
Если вы разделили все звездные типы по кучкам, то самый большой класс – красные карлики. Их масса достигает меньше половины солнечной (некоторые – 7.5%). Если показатели ниже, то у нее не хватит давления гравитации, чтобы повысить температуру и запустить ядерный синтез (коричневые карлики). Расходуют меньше 1/10000-й солнечных энергетических запасов. Они могут светить 10 триллионов лет, пока закончится весь водород.
Масса = температура = свет
Вы могли заметить, что звезды отличаются по цвету. Наиболее холодными считаются красные (3500 Кельвинов). Желто-белые (как Солнце) достигают 6000 Кельвинов. А максимальной накаленности добиваются синие – 12000 Кельвинов и выше. Так что, температура и звездный окрас тесно связаны. А вот температурные показатели будут зависеть от массы. Чем больше, тем крупнее ядро и тем масштабнее пройдет ядерный синтез. Однако, не стоит забывать о красных гигантах, которые не вписываются в это правило. Такая звезда может выглядеть по размерам как Солнце, но просуществовать в виде белой звезды. Но однажды она начинает расширяться и набирает яркости. А вот голубая всегда будет массивной и горячей.
Многие живут парочками
Кажется, что все они одиночки, но среди них очень много парных структур. Мы говорим о двойных звездах, в которых существует общий центр тяжести. Но это не предел. Можно встретить по 3-4 звезды. Подумайте, насколько ярким был бы рассвет, если вас будит на одно, а, например, 4 солнца.
Крупнейшие звезды поглотят Сатурн
В пределах нашей системы Солнце кажется настоящим монстром. Но во Вселенной можно найти реальных сверхгигантов, которые с легкостью уничтожат нашу скромную звезду. Вспомним Бетельгейзе (созвездие Ориона), которая превосходит массу нашей звезды в 20 раз и в 1000 раз крупнее. Но и это не предел. Первая по величине – VY Большого Пса, которая в 1800 раз крупнее Солнца. Она бы с легкостью вместилась в орбиту Сатурна!
Чем массивнее, тем быстрее умирают
К сожалению, век гигантов не так велик. Они могут вырабатывать колоссальное количество энергии и устрашать размерами. Например, в 8000 световых годах проживает Эта Киля, чья масса приравнивается к 150 солнечным, а энергии в 4 миллиона раз больше. Но, пока скромное Солнце будет тихонько доживать свои миллиарды лет, Эта Килю остались лишь миллионы. Буквально в любое мгновение она может взорваться в виде сверхновой. Свет будет настолько сильным, что некоторое время сравняет день с ночью на Земле.
Их огромное множество
Только наша галактика насчитывает 200-400 миллиардов. И у каждой может быть планетарная система, а где-то даже планета с жизнью, подобной нам. Но суть в том, что во Вселенной существуют 500 миллиардов галактик. Просто умножьте эти цифры и поймете, что в пространстве могут сосуществовать 2 х 10 23 звезд.
- Они сильно отдалены
Хотя их много, нам доступна лишь определенная часть. Самая близкая расположена в 4.2 световых годах – Проксима Центавра. Как долго к ней лететь? Ну, если вы располагаете максимально быстрым кораблем из современных, то 70000 лет. К сожалению, межзвездные путешествия для нас пока не доступны.
