Введення
На Протягом тисячоліть зірки були незбагненні для свідомості людини, але вони заворожували його. Тому наука про зірки - астрономія - це одна з найбільш древніх. Знадобилися тисячі років, щоб люди звільнилися від наївних уявлень про те, що зірки - це крапки, що світяться, прикріплені до величезному куполу. Втім, найбільші мислителі давнини розуміли, що зоряне небо з Сонцем і Місяцем - щось більше, ніж просто збільшене подобу планетарію. Вони здогадувалися, що планети і зірки є окремими тілами і вільно парять у Всесвіті. З початком космічної ери зірки стали нам ближче. Ми дізнаємося про них все більше і більше. Але найдавніша наука про зірки, астрономія, не тільки не вичерпала себе, але, навпаки, стала ще більш цікавою.
Зоряні величини
Однією з найважливіших характеристик є зоряна величина. Раніше вважали, що відстань до зірок однаково, і чим зірка яскравіше, тим вона більше. Найбільш яскраві зірки віднесли до зірок першої величини (1 m , від лат. magnitido - величина), а ледь помітні неозброєним оком - до шостий (6 m ). Зараз ми знаємо, що зоряна величина характеризує не розміри зірки, а її блиск, тобто освітленість, яку зірка створює на Землі.
Але шкала зоряних величин збереглася і уточнена. Блиск зірки 1 m більше блиску зірки 6 m рівно в 100 разів. Світила, блиск яких перевершує блиск зірок 1 m , мають нульові і негативні зоряні величини. Шкала продовжується і в бік зірок, не видимих ​​неозброєним оком. Є зірки 7 m , 8 m і так далі. Для більш точної оцінки використовують дробові зоряні величини 2,3 m , 7,1 m і так далі.
Так як зірки знаходяться від нас на різних відстанях, то їх видимі зоряні величини нічого не говорять про світності (потужності випромінювання) зірок. Тому використовується ще поняття "абсолютна зоряна величина". Зоряні величини, які мали б зірки, якби вони знаходилися на однаковій відстані (10 пк), називаються абсолютними зоряними величинами (М).
Відстань до зірок
Для визначення відстаней до найближчих зірок застосовується метод паралакса (Величина кутового зміщення предмета). Кут (p), під яким із зірки було б видно середній радіус земної орбіти (а), розташований перпендикулярно напрямку на зірку, називається річним параллаксом. Відстань до зірки можна обчислити за формулою
a
r = -
sinp
Відстань до зірки, відповідне паралаксу в 1? ? називається парсеків.
Однак річні параллакси можна визначити тільки у найближчих зірок, розташованих не далі декількох сотень парсек. Але знайшлася статистична залежність між видом спектру зірки і абсолютною зоряною величиною. Таким чином по вигляду спектру оцінюють абсолютні зоряні величини, а потім, порівнюючи їх з видимими зоряними величинами, обчислюють і відстані до зірок і паралакси. Паралакси, визначені таким чином, називаються спектральними паралакса.
Світність
Одні зірки здаються нам більш яскравими, інші більш слабкими. Але це ще не говорить про істинної потужності випромінювання зірок, так як вони знаходяться на різних відстанях. Таким чином видима зоряна величина сама по собі не може бути характеристикою зірки, оскільки залежить від відстані. Істинної характеристикою служить світність, тобто повна енергія, яку випромінює зірка в одиницю часу. Світності зірок вкрай різноманітні. В однієї з зірок-гігантів - S Золотої Риби - світність в 500000 разів більше сонячної, а світність найбільш слабких зірок-карликів приблизно в стільки ж разів менше.
Якщо відома абсолютна зоряна величина, то можна обчислити світимість будь зірки за формулою
lg L = 0,4 (Ma-M),
де: L - світність зірки,
M - Її абсолютна зоряна величина, а
мA - Абсолютна зоряна величина Сонця.
Маса зірок
Ще одна важлива характеристика зірки - її маса. Маси зірок різні, але, в відміну від светимостей і розмірів, різні в порівняно вузьких межах. Основний метод визначення мас зірок дає дослідження подвійних зірок. На основі закону Всесвітнього тяжіння та законів Кеплера, узагальнених Ньютоном, була виведена формула
а 3
М 1 + М 2 = -,
p 3 р 2
де М 1 і М 2 - маси головної зірки і її супутника, Р - період обертання супутника, а - велика піввісь земної орбіти.
Також виявлена ​​залежність між світністю і масою зірки: світність збільшується пропорційно кубу маси. Використовуючи цю залежність, можна по світності визначити маси одиночних зірок, для яких неможливо обчислити масу безпосередньо зі спостережень.
Спектральна класифікація
Спектри зірок - це їх паспорта з описом всіх їх фізичних властивостей. За спектром зірки можна дізнатися її світність (а значить, і відстань до неї), її температуру, розмір, хімічний склад її атмосфери, як якісний, так і кількісний, швидкість її руху в просторі, швидкість її обертання навколо осі і навіть те, чи немає поблизу неї інший, невидимої зірки, разом з якою вона звертається навколо їх загального центру тяжіння.
Існує детально розроблена класифікація зоряних класів (Гарвардська). Класи позначені літерами, підкласи - цифрами від 0 до 9 після букви, що позначає клас. В класі Про підкласи починаються з О5. Послідовність спектральних класів відображає безперервне падіння температури зірок у міру переходу до все більш пізнім спектральним класам. Вона виглядає так:
О - B - A - F - G - K - M
Серед холодних червоних зірок, крім класу М, є дві інші різновиди. В спектрі одних замість смуг молекулярного поглинання окису титану характерні смуги окису вуглецю і ціану (в спектрах, що позначаються літерами R та N), а серед інших характерні смуги окису цирконію (клас S).
Переважна більшість зірок відноситься до послідовності від Про до М. Ця послідовність безперервна. Кольори зірок різних класів різні: Про і В - голубуваті зорі, А - білі, F і G - жовті, К - оранжеві, М - червоні.
Розглянута вище класифікація одномірна, так як основною характеристикою є температура зірки. Але серед зірок одного класу є зірки-гіганти і зірки-карлики. Вони відрізняються по щільності газу в атмосфері, площі поверхні, світності. Ці відмінності відбиваються на спектрах зірок. Існує нова, двовимірна класифікація зірок. За цією класифікацією у кожної зірки крім спектрального класу вказується ще клас світності. Він позначається римськими цифрами від I до V. I - надгіганти, II-III - гіганти, IV - субгіганти, V - карлики. Наприклад, спектральний клас зірки Веги виглядає як А0V, Бетельгейзе - М2I, Сіріуса - А1V.
Всі сказане вище відноситься до нормальних зірок. Однак існує безліч нестандартних зірок з незвичайними спектрами. Перш за все це емісійні зірки. Для їх спектрів характерні не тільки темні (абсорбційні) лінії, але й світлі лінії випромінювання, більш яскраві, ніж безперервний спектр. Такі лінії називаються емісійними. Присутність в спектрі таких ліній позначається буквою "Е" після спектрального класу. Так, є зірки Ве, Ае, Ме. Наявність в спектрі зірки Про певних емісійних ліній позначається як оf. Існують екзотичні зірки, спектри яких складаються з широких емісійних смуг на тлі слабкого безперервного спектру. Їх позначають WC і WN, в гарвардську класифікацію вони не вкладаються. Останнім часом були відкриті інфрачервоні зірки, які майже всю свою енергію випромінюють у невидимій інфрачервоної області спектра.
Зірки-гіганти і зірки-карлики
Серед зірок зустрічаються гіганти і карлики. Найбільші серед них - червоні гіганти, які, незважаючи на своє слабке випромінювання з квадратного метра поверхні, світять в 50000 разів могутніше Сонця. ...
