Тема: "Связь между физическими характеристиками звезд".

Урок 25  Тема: Связь между физическими характеристиками звезд.  Ход урока:      1. Повторение материала  1. У доски 2. Остальные 1. Цвет и температура звезд.  2. Спектры и химический состав звезд.  3. Светимость звезд.  4. Размер, масса и плотность звезд.  5. Решение задачи №5 (стр. 139)  1. Параллакс звезды 0,01", а видимая звездная величина равна 10. Найти абсолютную звездную величину.  2. Определите температуру звезды, имеющую светимость в 16 раз больше солнечной при тех же размерах.  3. Вычислите светимость двойной звезды Акрукс (а Южный Крест) имеющей параллакс 0,01" и видимую звездную величину 1,2m.  II. Новый материал      В 1905г Эйнар Герцшпрунг установил зависимость светимости звезд с их спектральными классами, сопоставляя данные наблюдений. В 1913г Генри Рессел также  независимо установил данную зависимость и представил ее графически. Зависимость "спектр­светимость" получила название диаграммы Герцшпрунга­Рессела.  Диаграмма показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды. Уточнена и дополнена другими учеными.  1. Подавляющее большинство звезд принадлежит главной последовательности.  2. Чем горячей звезды, тем большую светимость имеют.  3. Группы звезд делятся по размерам.  4. 5. По диаграмме исследуют эволюцию.  6. Большинство звезд – карлики. Звезды данного спектрального класса не могут иметь произвольной светимости (и наоборот).       Любая звезда известного спектрального класса и светимости может быть отображена на диаграмме Г ­ Р отдельной точкой. Особый смысл диаграмма приобретает в том  случае, когда она строится для группы связанных между собой звезд, например, звездного скопления. Для любой такой совокупности звезд точки распределяются  неслучайным образом: большинство их оказывается в полосе, идущей по диагонали от верхнего левого края вниз направо (так называемой главной последовательности).  Это связано с тем, что основным фактором, определяющим спектральный класс звезды и ее светимость, является ее масса. Главная последовательность ­ это, по существу,  последовательность масс. Главная последовательность (около 90% звезд): ­ это последовательность звезд разной массы. Самые большие (голубые гиганты) расположены в верхней части, а самые маленькие звезды – карлики – в нижней части главной последовательности  ­ это нормальные звезды похожие на Солнце в которых водород сгорает в термоядерной реакции.     Красные гиганты и сверхгиганты располагаются над главной последовательностью справа, белые карлики – под ней слева, поэтому начало левой части главной последовательности представлена голубыми звёздами с массами ~50 солнечных, конец правой — красными карликами с массами ~0.08 солнечных.       Диаграмма Г ­ Р для звездного скопления показывает, сколько звезд находится на каждой стадии эволюции. Вместе с теоретическими представлениями об увеличении скорости эволюции с ростом звездной массы, это позволяет определять возраст скоплений. Если по вертикальной оси откладывать для скопления видимую, а не абсолютную звездную величину, то появляется возможность оценить расстояние до этого скопления.      Диаграммы Г ­ Р полезны также для отображения последовательности изменений цвета и светимости отдельной звезды в ходе эволюции ­ до попадания на главную  последовательность, при нахождении на ней и после ухода с нее. В итоге появляется эволюционный трек звезды. В 1911–24гг астрономы Холм, Рассел, Герцшпрунг и Эддингтон установили, что для звезд главной последовательности существует связь между светимостью L и  массой М, и построили диаграмму масса–светимость. Приближенно зависимость “масса­ светимость” выражается отношением  L m≈ 3,9.       Вращение звезд  Солнце с Т=25÷30 сут/оборот, видно по пятнам, при Vэкв=2 км/с. Все звезды вращаются. Чем горячее звезда – тем быстрее скорость  вращения. Определить скорость можно, используя эффект Доплера υ =∆λ.с/λо.   Самая быстрая  α  Персея m=4,06 m, 3R , 65L , В1, V=500 км/с. III. Закрепление материала 1. Вопросы: 1. Вега и Арктур. По диаграмме. У какой больше светимость, температура, абсолютная звездная величина? примерно определите данные показатели. 2. Какой смысл имеет диаграмма Герцшпрунга–Рассела? 3. Какие объекты называются звездами в конечной стадии эволюции? 4. Сколько лет Солнце будет находиться на главной последовательности? 5. Сколько лет существует наше Солнце? На какой стадии эволюции находится в настоящее время? 6. В конце своей эволюции Солнце начнет расширяться и превратится в красный гигант. В результате, температура поверхности понизится вдвое, а светимость увеличится  в 400 раз. При таких условиях поглотит ли Солнце при этом какие­либо из планет? 2. Диктант по диаграмме. 1. Существуют ли звезды спектрального класса В имеющие М=О?  2. Существуют ли красные сверхгиганты?  3. Какая звезда горячее: белый или красный карлик?  4. Оцените светимость Денеба (спектральный класс А2).  5. Какие по размеру звезды больше: спектрального класса G2 или В2?  6. Существуют ли звезды с L=100L при Т=5Т ?  7. Могут ли красные карлики превышать светимость Солнца?  8. Существуют ли звезды в 10 М при М=10m?  9. Какая звезда вращается быстрее Солнца: спектрального класса 05 или М5?  10. До какой звезды дальше расстояние: 2пк или 2 св.года?  11. Плотность каких звезд больше: белых карликов или белых гигантов?  12. Если звезды нанести на диаграмму спектр­светимость (Герцшпрунга–Рассела), то большинство из них будут находиться на главной последовательности. Из этого  вытекает, что:  А. На главной последовательности концентрируются самые молодые звезды. Б. Продолжительность пребывания на стадии главной последовательности превышает время эволюции на других стадиях. В. Это является чистой случайностью и не объясняется теорией эволюцией звезд. Г. На главной последовательности концентрируются самые старые звезды.  13. Диаграмма Герцшпрунга–Рассела представляет зависимость между:  А. Массой и спектральным классом звезды. Б. Спектральным классом и радиусом. В. Массой и радиусом. Г. Светимостью и эффективной температурой.  14. Область белых карликов на диаграмме Герцшпрунга–Рассела расположена:  А. В верхней левой части диаграммы; Б. В верхней правой части диаграммы; В. В нижней левой части диаграммы; Г. В нижней правой части диаграммы.  15. Звезда на диаграмме Герцшпрунга–Рассела после превращения водорода в гелий перемещается по направлению: А. Вверх по главной последовательности, к голубым гигантам. Б. От главной последовательности к красным гигантам и сверхгигантам. В. В сторону низких светимостей. Г. В сторону ранних спектральных классов. Д. Звезда, в процессе эволюции однажды попавшая на главную последовательность, от нее не отходит. 3. Самостоятельная работа №13  Дома: §25, вопросы стр. 142 Задачи:  1. Почему звезда с большой массой живет меньше, чем звезда с малой массой?  2. Чем, прежде всего, определяется давление и температура в центре звезды?  3. Как астрономам удается узнать об эволюционном пути, который проходят звезды?