Билеты по астрономии за 11 класс

Билет № 16. Существуют разные типы звёзд: одиночные, двойные и кратные, стационарные и переменные, звёзды-гиганты и звёзды-карлики, новые и сверхновые. Существуют ли в этом многообразии звёзд, в кажущемся их хаосе закономерности? Такие закономерности, несмотря на разные светимости, температуры и размеры звёзд, существуют.

Звёзды классифицируются по следующим параметрам: размеры, цвет, светимость, спектральный класс.

По размерам звёзды делятся на звёзды-карлики, средние звёзды, нормальные звёзды, звёзды гиганты и звёзды-сверхгиганты. Звёзды-карлики – спутник звезды Сириус; средние – Солнце, Капелла (Возничий); нормальные (t = 10 тыс. К) – имеют размеры между Солнцем и Капеллой; звёзды-гиганты – Антарес, Арктур; сверхгиганты – Бетельгейзе, Альдебаран.

По цвету звёзды делятся на красные (Антарес, Бетельгейзе – 3000 К), жёлтые (Солнце, Капелла – 6000 К), белые (Сириус, Денеб, Вега – 10000 К), голубые (Спика – 30000 К).

По светимости звёзды классифицируют следующим образом. Если принять светимость Солнца за 1, то звёзды белые и голубые имеют светимость в 100 и 10 тыс. раз больше светимости Солнца, а красные карлики – в 10 раз меньше светимости Солнца.

По спектру звёзды подразделяют на спектральные классы (Солнце- G2).

Атмосферы звезд имеют сходный химический состав, в основном водород и гелий. Разнообразие звездных спектров объясняется прежде всего тем, что звезды имеют разную температуру. От температуры зависит физическое состояние, в котором находятся атомы вещества в звездных атмосферах, и вид спектра. Кроме этого, вид спектра звезды определяется давлением и плотностью газа ее фотосферы, наличием магнитного поля, особенностями химического состава.

Светимость (L) звезды характеризует общую мощность излучения звезды. Светимость пропорциональна площади поверхности (фотосферы) звезды и четвертой степени эффективной температуры (Т) или абсолютной звездной величине

По этой формуле можно определить, если известна светимость (L), радиус звезды R, ее объем, площадь фотосферы.

Если Lсолнца=1, то lgL=0.4(MC-M),

где MC - абсолютная звездная величина солнца.

Между спектром и светимостью существует взаимосвязь «спектром –светимость». Звезды данного спектра не могут иметь произвольную светимость и, наоборот, звезды с определенной светимостью не могут иметь любую температуру. Масса звезд взаимосвязана со светимостью (абсолютными звездными величинами) – взимосвязь «масса-светимость». Чем больше масса звезды, тем больше светимость.

Установлено, что с увеличением массы растёт светимость звёзд, причём эта зависимость определяется формулой L = m3,9, кроме того, для многих звёзд справедлива закономерность L ( R5,2.

Зависимость L от t( и цвета (диаграмма «цвет – светимость).

Цвет

Красные

Жёлтые

Белые

Голубые

Т

3000 К

6000 К

10000 К

20-30000 К

Условия равновесия: как известно, звёзды являются единственными объектами природы, внутри которых происходят неуправляемые термоядерные реакции синтеза, которые сопровождаются выделением большого количества энергии и определяют температуру звёзд. Большинство звёзд находятся в стационарном состоянии, т. е. не взрываются. Некоторые звёзды взрываются (так называемые новые и сверхновые звёзды). Почему же в основном звёзды находятся в равновесии? Сила ядерных взрывов у стационарных звёзд уравновешивается силой тяготения, вот почему эти звёзды сохраняют равновесие.

Билет № 17. Закон Стефана-Больцмана определяет зависимость между излучением и температурой звёзд.

( = (Т4( – коэффициент, ( = 5,67 * 10-8 Вт/м2к4

( – энергия излучения единицы поверхности звезды

L – светимость звезды, R – радиус звезды.

Полученную таким методом температуру называют эфективной температурой.

С помощью формулы Стефана-Больцмана и закона Вина определяют длину волны ((), на которую приходится максимум излучения:

(maxT = bb – постоянная Вина

Можно исходить из обратного, т. е. с помощью светимости и температуры определять размеры звёзд.

Билет № 18.Переменные звезды – это звезды, блеск котрых изменяется. У одних переменных звезд блеск изменяется периодически, у других беспорядочно. Изучение этих звезд важно для понимания эволюции звезд.

Цефеиды – это пульсирующие звезды, которые периодически раздуваются и сжимаются. Им присуще особенности звезды Цефея. В процессе пульсации цефеиды изменяется и температура ее фотосферы. Самую высокую температуру звезда имеет в максиуме блеска. Между периодом пульсации и светимостью цефеид существует зависимость «период – светимость», по периоду изменения блеска звезды можно оперделить ее звездную величину. Цефеиды относятся к звездам-гигантам и сверхгигантам.