умкд по астрономии. УМКД ОУД.08 Астрономия 2.26.02.03 (набор 2017). Учебнометодический комплекс дисциплины Физика Индекс (Файл) mcd 3 26. 02. 03 Оуд. 082017 г

• Название: Учебнометодический комплекс дисциплины Физика Индекс (Файл) mcd 3 26. 02. 03 Оуд. 082017 г
• Анкор: умкд по астрономии
• Дата: 26.01.2020
• Размер: 4.37 Mb.
• Имя файла: УМКД ОУД.08 Астрономия 2.26.02.03 (набор 2017).doc
• Тип: Учебно-методический комплекс; #105805
• страница: 40 из 50

коричневыми карликами. В классификации космических тел они занимают промежуточное положение между планетными телами и звездами.

Рис. 49

Выделяют 2 класса коричневых карликов. Масса L–карликов составляет 7× 10²⁸– 10²⁹кг, температура фотосферы от 1000 К до 2200 К; в их спектрах наблюдаются линии поглощения щелочных металлов KI, NaI, RbI, CsI,а молекулярные полосы сильно ослаблены. Т-карлики обладают меньшей массой, температуры их фотосфер не превышают 1000 К; из линий поглощения щелочных металлов в спектрах видны лишь линии RbI, CsI, молекулярные полосы почти отсутствуют. В атмосферах коричневых карликов много молекулярного водорода и пыли. Максимум энергии красные карлики излучают в инфракрасном диапазоне длин волн электромагнитного излучения. Молодые коричневые карлики имеют темно-красный цвет и похожи по внешнему виду на красные карлики, с возрастом они темнеют и становятся похожими на планеты-гиганты. Размеры коричневых карликов составляют около 150000 км и мало зависят от массы: ее увеличение ведет лишь к возрастанию средней плотности, достигающей в центре коричневых карликов 7× 10⁴ кг/см³.

"Новорожденные" звезды становятся видимыми после того, как рассеется окружавшая их газопылевая оболочка. Иногда нагреваемый газ равномерно и симметрично расширяется в пространстве вокруг звезды, но чаще, особенно у массивных звезд происходит истечение газа узкими потоками (объектами Хербига-Аро) со скоростью до 100-150 км/c: вероятно, газовые струи фокусируются протопланетными дисками (рис. 49).

При выходе звезды на главную последовательность проходящие в ее недрах процессы могут вызвать изменения некоторых основных физических характеристик звезд и обусловить их пульсации, наблюдаемые как периодическая переменность блеска.

"Идеальное" формирование звезд в ходе гравитационного сжатия протозвездного облака без влияния каких-либо других факторов происходит крайне редко: так возникают звезды-гиганты классов О и В, вращающихся вокруг своей оси со скоростью 300-500 км/с за счет неразделенного, вначале ничтожно малого момента импульса облака.

В реальных условиях на образование звезд оказывает влияние множество различных факторов. Роль распространяющихся в газовом облаке ударных волн уже упоминалась. Большое значение может иметь тепловая неустойчивость вещества облака, вращение облака вокруг своей оси и наличие у него магнитного поля (рис. 50).

Рис. 50. Формирование звезд и звездных систем

Сжимающееся по действием гравитации изначально вращавшееся облако массой 1 М¤ и радиусом 10⁴ R¤ ускоряет свое вращение. На любую частицу в облаке действуют сила гравитации, направленная к его центру, и центробежная сила, имеющая противоположное направление. Чем выше плотность вещества и чем меньше размеры облака, тем быстрее оно вращается, тем больше становится значение центробежной силы, препятствующей сжатию облака в плоскости вращения. Пропорционально сжатию усиливается и магнитное поле облака. Облако сплющивается в диск толщиной 1/8 радиуса облака; вещество падает вдоль оси вращения облака, целиком скапливается в диске и перестает падать к его центру.

В этот момент под действием усилившегося магнитного поля, за счет турбулентных (вихревых) движений вещества в облаке или других причин может произойти разделение момента импульса вещества.

Если скорость вращения облака была велика, оно может разорваться на два (или значительно реже три и более) почти не вращающихся, примерно одинаковых по массе фрагмента. Каждый из них сжимается затем под действием гравитации в протозвезду. Так образуются многие тесные двойные и кратные звездные системы, компоненты которых обращаются вокруг общего центра тяжести и перемещаются в пространстве как единое целое. По вышеописанному сценарию формируются многие двойные звездные системы с массой компонент 0,5-10 М¤ и периодом обращения свыше 25^d.

Часто разделения момента импульса между внешними и внутренними зонами протозвездного облака не происходит. При дальнейшем его сжатии центробежная сила превышает силу гравитации и центральная часть облака "рассасывается". Образуется газопылевой тор (кольцо) с наибольшей плотностью вещества на расстоянии 68 а.е. от оси вращения, где центробежная и гравитационная силы уравновешивают друг друга. Спустя всего 10000 лет в результате динамических процессов в торе развиваются два, реже три и более, уплотнения вещества, притягивающие к себе газ и пыль внутри тора. Они сжимаются под действием гравитации и спустя 50000 лет превращаются в протозвезды. Так возникают тесные двойные системы с массой компонент 0,8-1,5 М¤ и периодом обращения около 1-1,5^d, а также системы с массой компонент 2,5-8 М¤ и периодом обращения свыше 4^d.

Механизмом образования двойных и кратных звездных систем со сравнительно большими расстояниями между компонентами и существенными различиями в их массе и других характеристиках является взаимодействие протозвезд, молодых звезд и протопланетных дисков. В результате приливного взаимодействия звезды могут, теряя кинетическую энергию, объединяться в пары, а протопланетные диски - обретать наклон к их оси вращения.

По оценкам разных ученых, 50-80 % звезд в Галактике образуют двойные системы, и от 5 % до 30 % - входит в состав кратных систем, состоящих из 3 и более звезд.

Если основная часть момента импульса сравнительно медленно вращавшегося протозвездного облака передается внешним зонам, содержащим около 1% его массы, они станут вращаться еще быстрее и будут быстро сжиматься; а внутренние, образующие ядро облака зоны (99% его массы) прекращают или сильно замедляют свое вращение и сжимаются далее по действием сил гравитации, образуя протозвезду так, как это было описано в первой модели. Так образуются обладающие планетными системами одиночные звезды классов G, К, М, вращающиеся вокруг своей оси со скоростью до 50 км/с (до 30 % звезд Галактики).

В последние годы современная теория звездообразования подтвердилась обнаружением нескольких десятков формирующихся двойных и одиночных протозвезд возрастом 10³ - 10⁴ лет.

На завершающем этапе урока возникает возможность ознакомить учащихся с физическими переменными звездами, их основными классами, причинами и характером изменения светимости.

Поскольку причинами изменения блеска физических переменных звезд является изменение их поверхностной температуры и размеров, изучение данного материала способствует формированию понятия "светимость". Следует обратить внимание учащихся на общность (универсальность) применения законов физики к описанию качественно различных явлений и процессов: так, зависимость между цветом (температурой) и периодом колебаний цефеид может быть описана при помощи уравнения колебаний математического маятника.