Другойважнойхарактеристикойявляетсярадиусзвезды. Существуютзвезды - белыекарлики, радиускоторыхнепревышаетрадиусаЗемли, существуютитакие - красныегиганты, радиускоторыхдостигаетрадиусаорбитыМарса. Химическийсоставзвездпоспектроскопическимданнымвсреднемтакой: на 10000 атомовводородаприходится 1000 атомовгелия, 5 атомовкислорода, 2 атомаазота, 1 атомуглерода, остальныхэлементовещеменьше. Из-завысокихтемпературатомыионизируются, такчтовеществозвездыявляетсявосновномводородно-гелиевойплазмой - вцеломэлектрическинейтральнойсмесьюионовиэлектронов. Отмассыихимическогосоставаисходногооблака зависят светимость и цветность (спектральный класс) образовавшейсязвезды. Светимостьзвезды – это количествоэнергии, излучаемойею вединицувремени. А ееспектральныйклассхарактеризует цветзвезды, которыйвсвоюочередьзависитоттемпературыееповерхности. Приэтом "синие" звездыболеегорячие, чем "красные", анаше "желтое" Солнцеимеетпромежуточнуютемпературуповерхностипорядка 6000 градусов. Традиционноспектральныеклассыотгорячихкхолоднымобозначаютсябуквами O, B, A, F, G, K, M (последовательностьлегкозапомнитьспомощьюмнемоническогоправила "O, Be A Fine Girl, Kiss Me"), приэтомкаждыйклассделитсянадесятьподклассов. Так, нашеСолнцеимеетспектральныйкласс G2.
Помере "выгорания" водородавцентрезвездыеемассанемногоменяется. Постепенноэнергиивцентрезвездывыделяетсявсеменьше, давлениепадает, ядросжимается, итемпературавнемвозрастает. Ядерныереакциипротекаюттеперьтольковтонкомслоенаграницеядравнутризвезды. Врезультатезвездавцеломначинает «разбухать», аеесветимостьувеличиваться. Звездапревращается втакназываемый «красныйгигант». Послетого, кактемпературасжимающегося (теперьужегелиевого) ядракрасногогигантадостигнет 100-150 млн. градусов, начинаетсяноваяядернаяреакциясинтеза - превращениегелиявуглерод. Когдаиэтареакцияисчерпаетсебя, происходитсбрособолочки - существеннаячастьмассызвездыпревращаетсявпланетарнуютуманность. Горячиевнутренниеслоизвездыоказываются «снаружи», иихизлучение «раздувает» отделившуюсяоболочку. Черезнесколькодесятковтысячлетоболочкарассеивается, иостаетсянебольшаяоченьгорячаяплотнаязвезда. Медленноостывая, онапревращаетсяв «белыйкарлик». Белыекарлики, по-видимому, представляютсобойзаключительныйэтапнормальнойэволюциибольшинствазвезд.
Новстречаютсяианомалии. Некоторыезвездывремяотвременивспыхивают, превращаясьвновыезвезды. Приэтомоникаждыйразтеряютпорядкасотойдолипроцентасвоеймассы. ИзхорошоизвестныхзвездможноупомянутьновуювсозвездииЛебедя, вспыхнувшуювавгусте 1975 годаипробывшуюнанебосводенескольколет. Ноиногдаслучаютсяивспышкисверхновых - катастрофическиесобытия, ведущиекполномуразрушениюзвезды, прикоторыхзакороткоевремяизлучаетсяэнергиибольше, чемотмиллиардовзвездтойгалактики, ккоторойпринадлежитсверхновая. Такоесобытиезафиксировановкитайскиххрониках 1054 года: нанебосводепоявиласьтакаяяркаязвезда, чтоееможнобыловидетьдажеднем. РезультатэтогособытияизвестентеперькакКрабовиднаятуманность, «медленное» распространениекоторойпонебунаблюдается впоследние 300 лет. Скоростьразлетаеегазовврезультатевзрывасоставляетпорядка 1500 м/с, ноонанаходитсяоченьдалеко. СопоставляяскоростьразлетасвидимымразмеромКрабовиднойтуманности, мыможемрассчитатьвремя, когдаонабылаточечнымобъектом, инайтиегоместонанебосклоне – этивремяиместосоответствуютвременииместупоявлениязвезды, упомянутойвхрониках.
Еслимассазвезды, оставшейсяпослесбросаоболочки «краснымгигантом» превосходит массу Солнца в 1,2-2,5 раза, то, какпоказываютрасчеты, устойчивый «белыйкарлик» образоватьсянеможет. Звезданачинаетсжиматься, иеерадиусдостигаетничтожныхразмеровв 10 км, аплотностьвеществатакойзвездыпревышаетплотностьатомногоядра. Предполагается, чтотакаязвездасостоитизплотноупакованныхнейтронов, поэтомуонатакиназывается - нейтроннаязвезда. Согласноэтойконцептуальноймоделиунейтроннойзвездыимеетсясильноемагнитноеполе, асамаонавращаетсясогромнойскоростью - несколькодесятковилисотеноборотоввсекунду. Итолькообнаруженные (именновКрабовиднойтуманности) в 1967 годупульсары - точечныеисточникиимпульсногорадиоизлучениявысокойстабильности - обладаюткакразтакимисвойствами, какихследовалоожидатьотнейтронныхзвезд. Наблюдаемоеявлениеподтвердилоконцепцию.
Еслижеоставшаясямассаещебольше, тогравитационноесжатиенеудержимосжимаетвеществоидальше. Вступаетвдействиеодноизпредсказанийобщейтеорииотносительности, согласнокоторомувеществосожметсявточку. Этоявлениеназываетсягравитационнымколлапсом, аегорезультат – «чернойдырой». Этоназваниесвязаностем, чтогравитационнаямассатакогообъектанастольковелика, силыпритяжениянастолькозначительны, чтонетолькокакое-либовещественноетелонеможетпокинутьокрестностьчернойдыры, нодажесвет - электромагнитныйсигнал - неможетниотразиться, нивыйти «наружу». Такимобразом, непосредственнонаблюдатьчернуюдыруневозможно, можнолишьдогадатьсяоеесуществованиипокосвеннымэффектам. Двигаясьвпространствепонаправлениюкчернойдыре (окотороймыпоканичегонезнаем), можнообнаружить, чторисуноксозвездий, расположенныхпрямопокурсуначинаетменяться. Этосвязаностем, чтосвет, идущийотзвездипроходящийнеподалекуотчернойдыры, отклоняетсяеетяготением. Помереприближениякдыревозникнетпустаяобласть, окруженнаясветящимисяточками-звездами, втомчислеитакими, которыхраньшененаблюдалось. Светотнекоторыхзвездможет, проходямимодыры, поворачиватьвокругнее, азатемпопадатьвприемныеустройстванаблюдателя. Такимобразом, одназвездаможетдаватьнесколькоизображенийвразныхместах. Всеэто, конечно, противоречиткакнашемужизненномуопыту, такиклассическимпредставлениям, согласнокоторымсветраспространяетсяпрямолинейно. Однаковпользусуществованиячерныхдырговоритцелыйрядкосвенныхастрономическихнаблюдений, аотклонениесветаподдействиемгравитационногопритяжениярегистрируетсяужеприпрохождениилучамимотакого «нормального» объекта, какСолнце.
6. Происхождение и строение Солнечной системы
В Солнечную систему входит Солнце, девять больших планет с их 34 спутниками, более 100 000 малых планет (астероидов), порядка 1011 комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 метров до ничтожно малых пылинок). Центральное положение в Солнечной системе занимает Солнце. Его масса приблизительно в 750 раз превосходит массу всех остальных тел, входящих в эту систему. Гравитационное притяжение Солнца является главной силой, определяющей движение всех вращающихся вокруг него тел Солнечной системы. Среднее расстояние от Солнца до самой далекой от него планеты Плутон составляет 39,5 а. е., то есть 6 млрд. км, что очень мало по сравнению с расстояниями до ближайших звезд. Только некоторые кометы удаляются от Солнца на 1015 а. е. и подвергаются воздействию притяжения звезд.
Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность – промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца. Эти закономерности движения планет в сочетании с делением их на две группы по физическим свойствам указывают на то, что Солнечная система не является случайным собранием космических тел, а возникла в едином процессе. Поэтому изучение любого из тел Солнечной системы проливает свет на происхождение всей Солнечной системы, а вместе с тем и на происхождение, эволюцию и современное строение нашей Земли.
Благодаря почти круговой форме планетных орбит и большим промежуткам между ними исключена возможность тесных сближений между планетами, при которых они могли бы существенно изменять свое движение в результате взаимных притяжений. Это обеспечивает длительное существование планетной системы.
Все большие планеты – Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон – обращаются вокруг Солнца в одном направлении (в направлении осевого вращения самого Солнца), по почти круговым орбитам, мало наклоненным друг к другу (и к солнечному экватору). Плоскость земной орбиты – эклиптика принимается за основную плоскость при отсчете наклонений орбит планет и других тел, обращающихся вокруг Солнца. Планеты вращаются также вокруг своей оси, причем у всех планет, кроме Венеры и Урана, вращение происходит в прямом направлении, то есть в том же направлении, что и их обращение вокруг Солнца. Чрезвычайно медленное вращение Венеры происходит в обратном направлении, а Уран вращается как бы лежа на боку.
Сатурн, Юпитер и Уран кроме отдельных спутников заметных размеров имеют множество мелких спутников, как бы сливающихся в сплошные кольца. Эти спутники движутся по орбитам, на столь близко расположенным к планете, что ее приливная сила не позволяет им объединиться в единое тело. Подавляющее большинство орбит ныне известных малых планет располагается в промежутке между орбитами Марса и Юпитера.
Все малые планеты обращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и большие планеты, но их орбиты, как правило, вытянуты и наклонены к плоскости эклиптики. Кометы движутся в основном по орбитам, близким к параболическим. Некоторые кометы обладают вытянутыми орбитами сравнительно небольших размеров – в десятки и сотни а. е. У этих комет, называемых периодическими, преобладают прямые движения, то есть движения в направлении обращения планет.
Будучи вращающейся системой тел, Солнечная система обладает моментом количества движения (МКД). Главная часть его связана с орбитальным движением планет вокруг Солнца, причем массивные Юпитер и Сатурн дают около 90%. Осевое вращение Солнца заключает в себе лишь 2% общего МКД всей Солнечной системы, хотя масса Солнца составляет более 99,8% общей массы. Такое распределение МКД между Солнцем и планетами связано с медленным вращением Солнца и огромными размерами планетной системы – ее поперечник в несколько тысяч раз больше поперечника Солнца. Момент количества движения планеты приобрели в процессе своего возникновения: он перешел к ним от того вещества, из которого они образовались.