Діаграма Герцшпрунга-рассела • джеймс трефами, енциклопедія «двісті законів світобудови»
Зірки, якщо їх нанести на діаграму відповідно до фізичними характеристиками, поділяються на чітко виражені групи, що відповідають різним стадіям їх еволюції.
Зірки бувають безлічі типів. Є зірки, діаметр яких в 30 разів перевищує діаметр Сонця, і є зірки розміром всього лише з великою земної місто. Є зірки настільки гарячі, що основний колір в спектрі їх випромінювання - фіолетовий, і є зірки настільки «холодні», що навіть темно-червоне світло в їх спектрі виражений вкрай тьмяно. У XIX столітті в астрономії стався перелом - вчені стали сходити з накатаного шляху класичної астрономії ( «Де це. І як і куди воно рухається?») І переходити на рейки астрофізики ( «Що це. І як воно влаштовано?»). Однією з першочергових завдань на цьому шляху стала задача хоча б зовнішнього упорядкування класифікації спостережуваних у Всесвіті зірок. Це і призвело до незалежного створення двома астрофізиками діаграми, яку сьогодні прийнято в їх честь називати діаграмою Герцшпрунга-Рассела (або, скорочено, «діаграми ГР»).
Діаграма ГР є графіком, на якому по вертикальній осі відраховується світність (інтенсивність світлового випромінювання) зірок, а по горизонтальній - спостережувана температура їх поверхонь. Обидва цих кількісних показника піддаються експериментальному виміру за умови, що відомо відстань від Землі до відповідної зірки. Чисто історично склалося так, що по горизонтальній осі х температуру поверхні зірок відкладають в зворотному порядку: тобто, чим спекотніше зірка, тим лівіше вона знаходиться; це чиста умовність, і я не бачу сенсу в тому, щоб її обговорювати і сперечатися. Сенс же всієї діаграми ГР полягає в тому, щоб нанести на неї якомога більше експериментально спостережуваних зірок (кожна з яких представлена відповідною точкою) і по їх розташуванню визначити якісь закономірності їх розподілу по співвідношенню спектра і світності.
Окремо - правіше і вище - розташована група зірок з дуже високою світністю, що не пропорційної їх температурі, яка відносно низька - це так звані червоні зірки-гіганти і надгіганти. Ці величезні зірки, умовно кажучи, світять, але не гріють. Нижче і лівіше головної послідовності розташовані карлики - група щодо дрібних і холодних зірок. Ще раз відзначимо, що переважна більшість зірок відноситься до головної послідовності, і енергія в них утворюється шляхом термоядерного синтезу гелію з водню (див. Еволюція зірок).
Насправді, три цих послідовності на діаграмі ГР строго відповідають трьом етапам життєвого циклу зірок. Червоні гіганти і надгіганти в правому верхньому куті - це доживають свій вік зірки з вкрай роздутий зовнішньою оболонкою (через 6,5 млрд. Років така доля спіткає і наше Сонце - його зовнішня оболонка вийде за межі орбіти Венери). Вони випромінюють в простір приблизно таку саму кількість енергії, що і зірки основного ряду, але, оскільки площа поверхні, через яку випромінюється ця енергія, перевершує площа поверхні молодої зірки на кілька порядків, сама поверхня гіганта залишається відносно холодної.
Нарешті, звернемося до лівого нижнього кута діаграми ГР: тут ми бачимо так званих білих карликів (див. Межа Чандрасекара). Це дуже гарячі зірки - але дуже дрібні, розміром, як правило, не більше нашої Землі. Тому, випромінюючи в космос відносно небагато енергії, вони, через дуже незначною (на тлі інших зірок) площі їх поверхневої оболонки, світяться в досить яскравому спектрі, оскільки вона виявляється досить високотемпературної.
Взагалі, по діаграмі Герцшпрунца-Рассела можна простежити весь життєвий шлях зірки. Спочатку зірка головної послідовності (подібна Сонцю) конденсується з газопилової хмари (див. Гіпотеза газопилової хмари) і ущільнюється до створення тисків і температур, необхідних для розпалювання первинної реакції термоядерного синтезу, і, відповідно з'являється десь в основний послідовності діаграми ГР. Поки зірка горить (запаси водню не вичерпані), вона так і залишається (як зараз Сонце) на своєму місці в основний послідовності, практично не зміщуючись. Після того, як запаси водню вичерпані, зірка спочатку перегрівається і роздувається до розмірів червоного гіганта або надгіганта, вирушаючи в правий верхній кут діаграми, а потім остигає і стискається до розмірів білого карлика, опиняючись зліва внизу.
Генрі Норріс РАССЕЛ (Рессель)
Henry Norris Russell, 1877-1957
Американський астрофізик. Народився в Ойстер-Бей (штат Нью-Йорк) в сім'ї пресвітеріанського священика. Навчався в Прінстонському університеті, де змінив свого вчителя К. Юнга на посадах професора астрономії та директора місцевої обсерваторії, які займав аж до 1947 року. Довгий час Рассел займався дослідженням зв'язку між спектрами зірок і їх світністю з метою розібратися в тому, як еволюціонують світила. У 1913 році - незалежно від Герцшпрунга - побудував діаграму, яка б пов'язала спектральні характеристики і світність зірок (яка тепер і називається діаграмою Герцшпрунга - Рассела) за результатами вивчення знімків, отриманих ним на фотопластинках в обсерваторії Прінстонського університету. На жаль, вчений вивів з отриманої діаграми неправдивий висновок про те, що зірки з'являються на світ у вигляді червоних гігантів і з часом вироджуються в білих карликів.
Ейнар Герцшпрунга
Ejnar Hertzsprung, 1873-1967
Данська астроном. Народився в містечку Фредериксборг поблизу Копенгагена. Навчався в Копенгагенському політехнічному інституті, отримав спеціальність інженера-хіміка. Після закінчення інституту (1898) протягом трьох років працював в Харкові. Повернувшись на батьківщину, почав вивчати астрономію, одночасно проводив фотографічні спостереження в обсерваторії Копенгагенського університету і невеликий обсерваторії «Уранія». Його дослідження справили враження на директора Потсдамської обсерваторії К. Шварцшильда, який запросив Герцшпрунга спочатку до Геттінгенського університету, а потім в Потсдамскую обсерваторію (1909). З 1919 року Герцшпрунг працював в Лейденської обсерваторії, в 1935 році став її директором. Вийшовши у відставку, повернувся в Данію і продовжив дослідження в обсерваторії в Брорфельде. Освіта фотохіміка дозволило вченому розробити унікальну для тих років технологію розрахунку світності зірок по їх фотозображення. Зіставивши отримані результати з даними про спектрах досліджуваних зірок, Герцшпрунг і прийшов до своєї класифікації зірок, згідно з якою вони поділяються на гігантів, карликів і основний ряд.
Будь-зірці на діаграмі Герцшпрунга - Рассела обов'язково знайдеться своє місце. «Нормальні» зірки, включаючи Сонце, розташовані в межах діагональної гілки головної послідовності (місце Сонця в головній послідовності ви можете визначити по його спектральному біло-жовтого кольору). Над головною послідовністю знаходяться гілки гігантів і надгігантів; під нею - гілка білих карликів. За діаграмою можна простежити і еволюцію зірок. Зокрема, Сонце представлено в своєму нинішньому положенні, а пунктиром відзначені його передісторія і подальша доля
Дисперсія: атомна теорія
«Елементи» у соціальних мережах:
- ВКонтакте
- Youtube
- Telegram
- RSS