Эволюция звезд (карлики, нейтронные звезды, черные дыры)

Звезды находятся в плазменном состоянии. Они разогреты до миллионов градусов. Внутри звезд происходит термоядерная реакция. Зыезды-это фабрики элементов.
Эволюция звезд. Звезда начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвездного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура газовой глобулы возрастает.
Сжатие звезды приводит к повышению температуры в ее ядре; когда она достигает нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. В таком состоянии звезда пребывает большую часть своей жизни, находясь на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга — Ресселла, пока не закончатся запасы топлива в ее ядре. Когда в центре звезды весь водород превратится в гелий, термоядерное горение водорода продолжается на периферии гелиевого ядра.
В этот период структура звезды начинает заметно меняться.Ее светимость растет, внешние слои расширяются, а температура поверхности снижается — звезда становится красным гигантом. На ветви гигантов звезда проводит значительно меньше времени, чем на главной последовательности. Когда масса ее изотермического гелиевого ядра становится значительной, оно не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься; возрастающая при этом температура стимулирует термоядерное превращение гелия в более тяжелые элементы.
Белые карлики и нейтронные звезды. Вскоре после гелиевой вспышки загораются углерод и кислород; каждое из этих событий вызывает сильную перестройку звезды и ее быстрое перемещение по диаграмме Герцшпрунга — Рессела. Размер атмосферы звезды увеличивается еще больше, и она начинает интенсивно терять газ в виде разлетающихся потоков звездного ветра. Судьба центральной части звезды полностью зависит от ее исходной массы: ядро звезды может закончить свою эволюцию как белый карлик, нейтронная звезда пульсар или черная дыра.
Подавляющее большинство звезд, и Солнце в том числе, заканчивают эволюцию, сжимаясь до тех пор, пока давление вырожденных электронов не уравновесит гравитацию. В этом состоянии, когда размер звезды уменьшается в сотню раз, а плотность становится в миллион раз выше плотности воды, звезду называют белым карликом. Она лишена источников энергии и, постепенно остывая, становится темной и невидимой.
У звезд более массивных, чем Солнце, давление вырожденных электронов не может сдержать сжатие ядра, и оно продолжается до тех пор, пока большинство частиц не превратится в нейтроны, упакованные так плотно, что размер звезды измеряется километрами, а плотность в 100 млн. раз превышает плотность воды. Такой объект называют нейтронной звездой; его равновесие поддерживается давлением вырожденного нейтронного вещества.
Черные дыры. У звезд более массивных, чем предшественники нейтронных звезд, ядра испытывают полный гравитационной коллапс.

30) Планетарные системы.

Современные представления о происхождении планет.
Проблема происхождения планет — очень сложная и далеко еще не решенная проблема, во многом зависящая от развития не только астрономии, но и других естественных наук прежде всего наук о Земле. Дело в том, что пока можно исследовать только единственную планетарную систему, окружающую наше Солнце. Как выглядят более молодые и более старые системы, вероятно существующие вокруг других звезд, неизвестно. Чтобы правильно объяснить происхождение планет, необходимо также знать, как образовалось Солнце и другие звезды, потому что планетарные системы возникают вокруг звезд в результате закономерных процессов развития материи.
Наиболее важные выводы планетной космогонии сводятся к следующему:
планеты сформировались в результате объединения твердых холодных тел и частиц, входивших в состав туманности, которая когда -то окружала Солнце. Эту туманность часто называют допланетным или протопланетным облаком. Считается, что солнце и протопланетное облако сформировались одновременно в едином процессе, хотя пока неизвестно, как произошло отделение части туманности, из которой возникли планеты, от протосолнца.
формирование планет происходило под воздействием различных физических процессов. Следствием механических процессов стало сжатие уплощение вращающейся туманности, ее удаление от протосолнца, столкновение частиц, их укрупнение и т.д. Изменялась температура вещества, туманности и состояние, в котором находилось вещество. Замедление вращения будущего Солнца могло быть обусловлено магнитным полем, связывающим туманность с протосолнцем. Взаимодействие солнечного излучения с веществом протопланетного облака привело к тому, что наиболее легкие и многочисленные частицы оказались вдали от Солнца там, где сейчас планеты-гиганты.
спутники планет а значит, и наша Луна возникли, по-видимому, из роя частиц, окружающих планеты, то есть тоже из вещества протопланетной туманности. Пояс астероидов возник там, где притяжение Юпитера препятствовало формированию крупной планеты.

Основная идея современной планетной космогонии — это то, что планеты и их спутники образовались из холодных твердых тел и частиц

31. Концепции происхождения и эволюции Солнечной системы и Земли.
Первоначально существовали наивные легенды о сотворении мира некоей божественной силой. Затем Земля в работах ученых приобрела очертания шара который являлся центром Вселенной. Потом в XVI веке появилось учение Н.Коперника которое поместило Землю в ряд планет вращающихся вокруг Солнца. Это был первый шаг в подлинно научном решении вопроса о происхождении Земли.
Гипотеза Канта-Лапласа.
Она связана с именами французского математика Пьера Лапласа и немецкого философа Иммануила Канта работавших в конце XVIII века. Они полагали что прародительницей Солнечной системы является раскаленная газово-пылевая туманность медленно вращавшаяся вокруг плотного ядра в центре. Под влиянием сил взаимного притяжения туманность начала сплющиваться у полюсов и превращаться в огромный диск. Плотность его не была равномерной поэтому в диске произошло расслоение на отдельные газовые кольца. В дальнейшем каждое кольцо начало сгущаться и превращаться в единый газовый сгусток вращающийся вокруг своей оси. Впоследствии сгустки остыли и превратились в планеты а кольца вокруг них — в спутники.
Основная часть туманности осталась в центре до сих пор не остыла и стала Солнцем. Уже в XIX веке обнаружилась недостаточность этой гипотезы так как она не всегда могла объяснить новые данные в науке но ценность ее все еще велика.
Гипотеза О.Ю.Шмидта
Советский геофизик О.Ю.Шмидт несколько иначе представлял себе развитие Солнечной системы работая в первой половине XX века. Согласно его гипотезе Солнце путешествуя по Галактике проходило сквозь газопылевое облако и увлекло часть его за собой. Впоследствии твердые частицы облака подверглись слипанию и превратились в планеты изначально холодные. Разогревание этих планет произошло позже в результате сжатия а также поступления солнечной энергии. Разогрев Земли сопровождали массовые излияния лав на поверхность в результате вулканической деятельности. Благодаря этому излиянию сформировались первые покровы Земли.
Из лав выделялись газы. Они образовали первичную атмосферу которая еще не содержала кислорода. При дальнейшем постепенном остывании атмосферы произошла конденсация водяных паров что привело к выпадению дождей и образованию первичного океана. Это произошло около 4 5-5 млрд. лет назад. Позднее началось формирование суши которая представляет собой утолщенные относительно легкие части литосферных плит поднимающихся выше уровня океана.
Гипотеза Ж.Бюффона
Далеко не все были согласны с эволюционным сценарием происхождения планет вокруг Солнца. Еще в XVIII веке французский естествоиспытатель Жорж Бюффон высказал предположение поддержанное и развитое американскими физиками Чемберленом и Мультоном. Суть этих предположений такова: когда-то в окрестностях Солнца пронеслась другая звезда. Ее притяжение вызвало на Солнце огромную приливную волну вытянувшуюся в пространстве на сотни миллионов километров. Оторвавшись эта волна стала закручиваться вокруг Солнца и распадаться на сгустки каждый из которых сформировал свою планету.
Гипотеза Ф.Хойла (XX век)
Английским астрофизиком Фредом Хойлом была предложена своя гипотеза. Согласно ей у Солнца была звезда-близнец которая взорвалась. Большая часть осколков унеслась в космическое пространство меньшая — осталась на орбите Солнца и образовала планеты.
можно считать установленным что Солнце и планеты образовались одновременно (или почти одновременно) из единой материальной среды из единого газово-пылевого облака.
Согласно В. Е. Хаину, наиболее вероятный «сценарий» образования Солнечной системы включает следующие этапы:
1) образование Солнца и уплотненной вращающейся околосолнечной туманности из межзвездного газопылевого облака, вероятно, под влиянием близкого взрыва «сверхновой» звезды;
2) эволюция Солнца и околосолнечной туманности с передачей электромагнитным или турбулентно-конвективным способом МКД от Солнца планетам;
3) конденсация «пыльной плазмы» в кольца вокруг Солнца, а материала колец в планетезимали (сгущения);
4) дальнейшая конденсация планетезималей в планеты;
5) повторение подобного процесса вокруг планет с образованием их спутников.
Внутренние планеты в процессе эволюции утратили летучие вещества из-за близости к Солнцу (нагрев, действие солнечного ветра) и состоят из железосиликатного каменного материала. Их атмосфера вторичного происхождения – продукт дегазации недр в процессе вулканизма.
Внешние планеты и их спутники состоят в значительной степени изо льда и замерзших легких газов – водорода, аммиака, метана Причину разогрева видят в энергии дифференциации вещества Земли по плотности и радиоактивного распада.