Эволюционные процессы в мегамире (Звезды)

Звезда - динамическая, направленным образом изменяющаяся плазменная система. В ходе жизни  звезды ее химический состав и распределение  химических элементов значительно  изменяются. На поздних стадиях развития звездное вещество переходит в состояние  вырожденного газа (в котором квантово-механическое влияние частиц друг на друга существенным образом сказывается на его физических свойствах - давлении, теплоемкости и  др.), а иногда и нейтронного вещества (пульсары - нейтронные звезды, барстеры - источники рентгеновского излучения  и др.)

Высокая светимость звезд, поддерживаемая в течение  длительного времени, свидетельствует  о выделении в них огромных количеств энергии. Современная  физика указывает на два возможных  источника энергии - гравитационное сжатие, приводящее к выделению гравитационной энергии, и термоядерные реакции, в  результате которых из ядер легких элементов синтезируются ядра более  тяжелых элементов, и выделяется большое количество энергии.

Как показывают расчеты, энергии гравитационного сжатия было бы достаточно для поддержания  светимости Солнца в течение всего  лишь 30 млн лет. Но из геологических и других данных следует, что светимость Солнца оставалась примерно постоянной в течение миллиардов лет. Гравитационное сжатие может служить источником энергии лишь для очень молодых звезд. С другой стороны, термоядерные реакции протекают с достаточной скоростью лишь при температурах, в тысячи раз превышающих температуру поверхности звезд. Так, для Солнца температура, при которой термоядерные реакции могут выделять необходимое количество энергии, составляет, по различным расчетам, от 12 до 15 млн. Ко. Такая колоссальная температура достигается в результате гравитационного сжатия, которое и «зажигает» термоядерную реакцию. Таким образом, в настоящее время наше Солнце является медленно горящей водородной бомбой.

2.3 Звезда как саморегулирующаяся  система.

Источниками энергии  у большинства звезд являются водородные термоядерные реакции в  центральной зоне. В ходе этих реакций  водород превращается в гелий, выделяя  громадное количество энергии.

Водород - главная  составная часть космического вещества и важнейший вид ядерного горючего в звездах. Запасы его в звездах  настолько велики, что ядерные  реакции могут протекать в  течение миллиардов лет. При этом, до тех пор пока в центральной зоне весь водород не выгорит, свойства звезды изменяются мало.

В недрах звезд, при  температурах более 10 млн. Ко и огромных плотностях, газ обладает давлением в миллиарды атмосфер. В этих условиях звезда может находиться в стационарном состоянии лишь благодаря тому, что в каждом ее слое внутреннее давление газа уравновешивается действием сил тяготения. Если внутри звезды температура по какой-либо причине повысится, то звезда должна раздуться, так как возрастает давление в ее недрах. И, наоборот, если температура внутри звезды, а значит и давление, понизится, то радиус звезды уменьшается. Такое состояние называется гидростатическим равновесием. Следовательно, стационарная звезда представляет собой плазменный шар, находящийся в состоянии гидростатического равновесия.

Стационарное состояние  звезд характеризуется еще и  тепловым равновесием, которое означает, что процессы выделения энергии  в недрах звезд, процессы теплоотвода энергии из недр к поверхности и процессы излучения энергии с поверхности должны быть сбалансированы. Если теплоотвод превысит тепловыделение, то звезда начнет сжиматься и разогреваться. Это приведет к ускорению ядерных реакций, и тепловой баланс будет вновь восстановлен. Таким образом, звезда представляет собой тонко сбалансированный «организм», она оказывается саморегулирующейся системой. Причем чем звезда больше, тем быстрее она исчерпывает свой запас энергии.

После выгорания  водорода в центральной зоне звезды образуется гелиевое ядро. Водородные термоядерные реакции продолжают протекать, но только в тонком слое вблизи поверхности  этого ядра. Постепенно они перемещаются на периферию звезды. Звезда принимает  гетерогенную структуру. Выгоревшее ядро начинает сжиматься, а внешняя оболочка - расширяться. Оболочка разбухает до колоссальных размеров, внешняя температура  становится низкой, и звезда переходит  в стадию красного гиганта. С этого  момента жизнь звезды начинает клониться  к закату.

Полагают, что на стадии красного гиганта наше Солнце увеличится настолько, что заполнит орбиту Меркурия. Правда, Солнце станет красным гигантом примерно через 5 млрд. лет. Так что особых оснований  для беспокойства у жителей Земли  нет. Ведь солнечная система образовалась всего лишь 5 млрд. лет назад.

Для красного гиганта  характерна низкая внешняя температура, но очень высокая внутренняя. С  ее повышением в термоядерные реакции  включаются все более тяжелые  ядра. На этом этапе (при температуре  свыше 150 млн. Ко) в ходе ядерных реакций осуществляется синтез более тяжелых, чем гелий, химических элементов.

ВЫВОД

Звезды эволюционируют, и их эволюция необратима, так как  все в природе находится в  состоянии беспрерывного изменения. Внешние характеристики звезды меняются в течение всей ее жизни. В недрах звезд происходят мощные термоядерные процессы, обеспечивающие выделение  огромного количества энергии. В  конечные этапы жизни звезд в  них возникают некие упорядоченные состояния, которые не могут быть описаны классической физикой.

Обнаружить эти  изменения – вот основная задача теории звездной эволюции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Агекян Т.А. Звезды, галактики, Метагалктика. - 3-е изд, перераб. и доп. - М.: Наука, 2007.

2. Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. М.:Просвещение,2003.

3. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебник. -Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Альфа-М; ИНРА-М, 2005.

4. Псковский Ю.С. Новые и сверхновые звезды. М.: Наука, 2007.

5.Шкловский И.С. Звезды: их рождение, жизнь и смерть. – 3-е изд., перераб. – М: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1984, 384 с. – В пер.: 2 р.