Процесс рождения и эволюция звезд

 

  

Из таблицы следует, что время  пребывания на главной последовательности звезд, более «поздних», чем K0, значительно больше возраста Галактики, который по существующим оценкам близок к 15 – 20 млрд. лет.

«Выгорание» водорода (т. е. превращение его в гелий  при термоядерных реакциях) происходит только в центральных областях звезды. Это объясняется тем, что звездное вещество перемешивается лишь в центральных областях звезды, где  идут ядерные реакции, в то время как наружные слои сохраняют относительное содержание водорода неизменным.

Так как количество водорода в центральных областях звезды ограниченно, рано или поздно (в зависимости от массы звезды) он там практически весь «выгорит». Расчеты показывают, что масса и радиус центральной ее области, в которой идут ядерные реакции, постепенно уменьшаются, при этом звезда медленно перемещается. Этот процесс происходит значительно быстрее у сравнительно массивных звезд.

Что же произойдет со звездой, когда весь (или почти весь) водород  в ее ядре «выгорит»? Так как выделение  энергии в центральных областях звезды прекращается, температура и  давление не могут поддерживаться на уровне, необходимом для противодействия силе тяготения, сжимающей звезду. Ядро звезды начнет сжиматься, а температура его будет повышаться. Образуется очень плотная горячая область, состоящая из гелия (в который превратился водород) с небольшой примесью более тяжелых элементов. Газ в таком состоянии носит название «вырожденного».

В этой плотной горячей  области ядерные реакции происходить  не будут, но они будут довольно интенсивно протекать на периферии ядра, в  сравнительно тонком слое. Вычисления показывают, что светимость звезды и ее размеры начнут расти. Звезда как бы «разбухает», и начнет «сходить» с  главной последовательности, переходя в области красных гигантов. Далее, оказывается, что звезды-гиганты с меньшим содержанием тяжелых элементов будут иметь при одинаковых размерах более высокую светимость.

При переходе звезды в  стадию красного гиганта скорость ее эволюции значительно увеличивается. Скорость эволюции звезд определяется их первоначальной массой. Так как по ряду признаков со времени образования нашей звездной системы – Галактики – прошло около 15–20 млрд. лет, то за это конечное (хотя и огромное) время весь описанный эволюционный путь прошли только те звезды, массы которых превышают некоторую величину. По-видимому, эта «критическая» масса всего лишь на 10-12% превышает массу Солнца.

С другой стороны, процесс  образования звезд из межзвездной  газопылевой среды происходил в нашей Галактике непрерывно. Он происходит и сейчас. Именно поэтому, мы наблюдаем горячие массивные звезды в верхней левой части главной последовательности. Но даже звезды, образовавшиеся в самом начале формирования Галактики, если масса их меньше чем 1,2 солнечной, еще не успели  сойти с главной последовательности [7].

Заметим, кстати, что темп звездообразования в настоящее  время значительно ниже, чем много миллиардов лет назад. Солнце образовалось около 5 млрд. лет назад, когда Галактика уже давно  сформировалась и в основных чертах была сходна с «современной». Вот уже по крайней мере 4,5 млрд. лет оно «сидит» на главной последовательности, устойчиво излучая благодаря ядерным реакциям превращения водорода в гелий, протекающим в  его центральных областях. Сколько еще времени это будет продолжаться? Расчеты показывают, что наше Солнце станет красным гигантом через 8 млрд. лет. При этом его светимость увеличится в сотни раз, а радиус – в десятки.

Эта стадия  эволюции нашего светила займет несколько  сот миллионов лет. Наконец, тем или иным способом разбухшее Солнце сбросит свою оболочку и превратится в белый карлик.  Вообще говоря, нам, конечно, небезразлична судьба Солнца, так как с нею тесно связано развитие жизни на Земле.

 

II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Таблица «Система представлений научных картин мира»

	Механистическая картина мира	Термодинамическая картина мира	Электромагнитная картина мира
Материя	-материя - вещественная субстанция, состоящая из атомов или корпускул.	Сохранены представления механистической картины мира.	- материя – единое непрерывное  поле с точечными силовыми центрами - электрическими зарядами и волновыми движениями в нём
Взаимодействие	Взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, т.е. действия могут передаваться в пустом пространстве с какой угодно скоростью.	Взаимодействия осуществляются посредством обмена энергии. Нет обмена энергии – нет взаимодействия.	Взаимодействия любого характера передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью. Существует два типа взаимодействия: гравитационное и электромагнитное.
Движение	Движение - механистического перемещения. Все другие виды сводились к механическому. Возможность перемещения с большой скоростью.	Сохранены Ньютоновские представления.	Движение - распространение колебаний в поле, которые описываются законами электродинамики.
Пространство и время	-пространство трехмерно, постоянно и не зависит от материи; -время не зависит ни от  пространства, ни от материи; -пространство и время никак  не связаны с движением тел,  они имеют абсолютный характер	Сохранены Ньютоновские представления.	Реляционная (относительная) концепция пространства и времени: пространство и время связаны с процессами, происходящими в поле, т.е. они несамостоятельны и зависимы от материи.
Причинность	Во всех явлениях всегда можно выделить причину и следствие, однозначно связанных между собой.	Понятие причинности расширено  – является статистическим. Можно давать лишь вероятность исхода отдельного события и достоверно предсказывает распределение исходов только при большом числе однотипных испытаний.	Причинность по – прежнему понимается как жесткая предопределенность следствия его причиной.

2.2 . Комментарий высказывания

«Каждая наука определена методом и предметом. Каждая являет собой перспективу видения мира, ни одна не постигает мир как таковой, каждая охватывает сегмент действительности, но не действительность,— быть может, одну сторону действительности, но не действительность в целом».

К. Ясперс.

 

Существуют отдельные  науки, а не наука вообще как наука  о действительном, однако, каждая из них входит в мир, беспредельный, но все-таки единый в калейдоскопе связей.

Невозможность существования  и развития оной науки без другой очевидно всем: физики без математики, химии без физики, биологии без химии и т.д.

Науки взаимосвязаны  формами познания:  определенным предметом и определенными методами, но в тоже время, ограничены границами  предмета. Поэтому невозможно изучение и объяснение действительности в рамках одной из наук.

Связь между науками  устанавливается благодаря их соотношению, их взаимной поддержке посредством  своих выводов и методов. Они  становятся друг для друга вспомогательными науками. Одна становится материалом для  другой. Примером могут служить такие науки,  как физическая химия и химическая физика. Мышление, выходящее за пределы видимого мира (начало ему было положено в античности в области астрономии), направлено на то, чтобы лучше понять природу этого видимого мира, смело ставит любые проблемы. В качестве примера можно привести физическое исследование с помощью математических методов того, что находится вне пределов представляемого.

Астрономия – одна из древнейших наук. Два основных производства древнего общества – скотоводство и земледелие, связаны с годовым циклом погоды и требовали ведения счета времени. Смена дня и ночи, смена фаз луны и смена времен года были основными явлениями, которые легли в основу лунных, лунно-солнечных и солнечных календарей древнего Китая, индии, Египта и Вавилона.

В древнем Китае и  Вавилоне, кроме основных единиц времени, был известен  наклон экватора к эклиптике в период повторяемости солнечных и лунных затмений.

Благодаря современным  достижениям атомной физики появилась  возможность развития теоретической астрофизики; были построены теории звёздных атмосфер, известны грандиозные процессы, происходящие в атмосферах солнца и звёзд, в разряженных газовых туманностях.

Способность все время  освобождаться от замкнутости и  тотализации знания позволяет обращаться к самым парадоксальным попыткам строить новые гипотезы, подобно тому, как это делается современной физике (исследования существования души человека для доказательства как определенной субстанции – сгустка энергии).

Мир безграничен, действительность бесконечна, а это значит: существование и развитие наук тоже не имеет предела, поэтому и не предоставляется возможным открытие единого закона для действительности в целом, невозможность единой науки о ней.

 

Заключение

Подводя итог своей работы, можно сделать следующие выводы, что все звезды рождены в плазме ядер галактик и выведены ими на первоначальную орбиту в виде быстровращающейся вокруг своей оси плотной слоистой нейтронной сферы, имеющей в ядре температуру близкую к абсолютному нулю. Вращаясь по спирали вокруг ядра галактики звезды от него удаляются, т.е. звездные системы расширяющиеся. Звезды рожденные первыми в настоящее время находятся на периферии галактики, молодые – вблизи ее центра [18].

Источником энергии  звезд является реакция распада  нейтрона на протон и электрон с выделением энергии 1 Мэв. Реакция осуществляется послойно, вследствие чего все звезды пульсируют и обладают способностью к инверсии магнитного поля.

За время удаления звезд от центра галактики до ее периферии они проходят эволюционный ряд: нейтронные звезды (пульсар) – белый карлик – голубые звезды и далее по всему спектру вплоть до красных звезд. На стадии пульсара периоды инверсий магнитных полей и энергетических пульсаций измеряются долями секунды, на стадии белого карлика – минутами, на стадии голубых цефеид – часами и сутками, на стадии желтых звезд – годами.

У солнца полный цикл его  активности равен 22 годам. Еще более  длинные периоды пульсаций должны иметь красные звезды. В этом же направлении происходит и замедление вращения звезд вокруг своей оси. От очень быстрого у молодых пульсаров, до очень медленного у старых красных звезд.

Здесь уместно сказать, что по последним данным, полученным по наблюдениям за сейсмическими  волнами в хромосфере солнца, солнце имеет твердое ядро и, следовательно, в ядре солнца не могут происходить термоядерные реакции и не могут существовать температуры в миллионы градусов [10].

Смерть звезды – это ее угасание и остывание. Остывшие звезды составляют темную не светящуюся массу расположенную вокруг галактик. Звезды темной массы, по-видимому, уже вышли из сферы гравитационного подчинения ядер галактик, вследствие чего темная масса сама стала новым гравитационным иерархом. Именно поэтому распределение орбитальных скоростей звезд в галактиках более сложное, чем у планет Солнечной системы. Но в целом движение звезд по орбитам подчиняется закону тяготения Ньютона и законам Кеплера.

Зрелые звезды (голубые  – желтые спектральные классы) способны рождать планеты. Новорожденные планеты должны обладать плазменной атмосферой и твердым плотным ядром с отрицательной температурой, т.е. они должны выглядеть как звезды. Наблюдаемые двойные системы звезд, когда вокруг массивной звезды вращается звезда незначительной массы, не что иное, как планетная система.

Продолжительность жизни звезд от рождения, до попадания их в темную массу, иными словами на кладбище звезд, составляет около 20 млрд. лет.

 

Список используемой литературы

1. Адамс Ф., Лафлин Г. Пять возрастов Вселенной: В глубинах физики вечности. - Библиотека "R&C Dynamics, 2006.-280с.
2. Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания: Курс лекций. СПб.: Омега-Л, 2004. – 114с.
3. Бунге. Философия физики.– М., Прогресс, 1975, - 349 с.
4. Вселенная, астрономия, философия. – М., МГУ, 1988.
5. Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике. – М.: Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит. , 1992. — 528 с.
6. Дагаев М.М. Наблюдения звездного неба. 6-е изд., доп. - М.: Наука, 1988. - 176 с.
7. Дубинцева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск: ООО «Изд-во ЮКЭА»,1997 (2000,2003).- 332с.
8. Ивлев О.А. Наблюдение звездного неба в телескоп – М.: Космоинформ, 2004. – 48 с.
9. Левитан Е.П. Астрономия. 11 класс. М.: Просвещение, 2004. – 128с.
10. Непомилуев В.Ф. Новая гипотеза происхождения и эволюции Вселенной, Солнечной системы, Земли. Ротапринт ВНИИ Океангелогия. – СПб., 2000. – 258с.
11. Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная. – М.: Наука, 1988. — 176 с.
12. Новиков И.Д. Эволюция вселенной. – М.: Наука, 1983. — 189 с.
13. Прошлое и будущее Вселенной. – М., Наука, 1986.
14. Редже Т. Этюды о Вселенной. – – Москва : Мир, 1985. – 76с.
15. Силк Дж. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. – М., Мир, 1982. – 392с.
16. Хеллер А.М., Чернин А.Д. У истоков космологии. – М., Знание, 1991.
17. Шварцшильд М. Строение и эволюция звёзд. - М., 1961. – 249с. 
18. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. – М. ТОО "Янус", 1996, - 392с.
19. Шкловский И.С. Звезды: их рождение, жизнь, смерть. – М., 1984. – 284с.