?秒盜帝贏了,我討厭機(jī)器盜文,因?yàn)闄C(jī)器都沒有看我的文就盜了。所以,本章起將會用防盜章節(jié)。
具體辦法和上一篇文一樣。
正文會放在作者有話說里面,這里會放一些給機(jī)器的內(nèi)容,一個(gè)小時(shí)之后替換過來。
有的建議說半更防盜,但是這樣的話會讓看文的讀者非常的不方便,亂碼防盜更是這樣,目前只能利用讀者有話說這個(gè)盜文機(jī)器尚未觸及的領(lǐng)域了。
這樣的話也不影響急切希望看到更新的讀者看文,且只是最后一章才會多出一段科普填充內(nèi)容,手機(jī)讀者的話雖然有點(diǎn)影響,但應(yīng)該影響不大。
因?yàn)?*vip章節(jié)修改字?jǐn)?shù)只能增不能減少,所以作者即便是想當(dāng)一個(gè)像川月那樣的奸商坑一坑字?jǐn)?shù)也沒可能。
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本章正文字?jǐn)?shù)3660,這里的填充內(nèi)容為《宇宙天文學(xué)》的一段節(jié)選。
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恒星都是氣體星球。晴朗無月的夜晚,且無光污染的地區(qū),一般人用肉眼大約可以看到6000多顆恒星,借助于望遠(yuǎn)鏡,則可以看到幾十萬乃至幾百萬顆以上。估計(jì)銀河系中的恒星大約有1500-2000億顆,我們所處的太陽系的主星太陽就是一顆恒星。[1]
恒星的兩個(gè)重要的特征就是溫度和絕對星等。大約100年前,丹麥的艾依納爾·赫茨普龍(EinarHertzsprung)和美國的享利·諾里斯·羅素(HenryNorrisRussell)各自繪制了查找溫度和亮度之間是否有關(guān)系的圖,這張關(guān)系圖被稱為赫羅圖,或者H—R圖。在H-R圖中,大部分恒星構(gòu)成了一個(gè)在天文學(xué)上稱作主星序的對角線區(qū)域;在主星序中,恒星的絕對星等增加時(shí),
恒星的演變
恒星的演變
其表面溫度也隨之增加。90%以上的恒星都屬于主星序,太陽也是這些主星序中的一顆。巨星和超巨星處在H—R圖的右側(cè)較高較遠(yuǎn)的位置上;白矮星的表面溫度雖然高,但亮度不大,所以他們只處在該圖的中下方。
恒星演化是一個(gè)恒星在其生命期內(nèi)(發(fā)光與發(fā)熱的期間)的連續(xù)變化。生命期則依照星體大小而有所不同。單一恒星的演化并沒有辦法完整觀察,因?yàn)檫@些過程可能過于緩慢以致于難以察覺。因此天文學(xué)家利用觀察許多處于不同生命階段的恒星,并以計(jì)算機(jī)模型模擬恒星的演變。
天文學(xué)家赫茨普龍和哲學(xué)家羅素首先提出恒星分類與顏色和光度間的關(guān)
恒星——赫羅圖
恒星——赫羅圖
系,建立了被稱為“赫-羅圖的”恒星演化關(guān)系,揭示了恒星演化的秘密?!昂?羅圖”中,從左上方的高溫和強(qiáng)光度區(qū)到右下的低溫和弱光區(qū)是一個(gè)狹窄的恒星密集區(qū),我們的太陽也在其中;這一序列被稱為主星序,90%以上的恒星都集中于主星序內(nèi)。在主星序區(qū)之上是巨星和超巨星區(qū);左下為白矮星區(qū)。
恒星是大質(zhì)量、明亮的等離子體球。太陽是離地球最近的恒星,也是地球能量的來源。白天由于有太陽照耀,無法看到其他的恒星;只有在夜晚的時(shí)間,才能在天空中看見其他的恒星。恒星一生的大部分時(shí)間,都因?yàn)楹诵牡暮司圩兌l(fā)光。核聚變所釋放出的能量,從內(nèi)部傳輸?shù)奖砻?,然后輻射至外太空。幾乎所有比氫和氦更重的元素都是在恒星的核聚變過程中產(chǎn)生的。恒星天文學(xué)是研究恒星的科學(xué)。
天文學(xué)家經(jīng)由觀測恒星的光譜、光度和在空間中的運(yùn)動,可以測量恒星的質(zhì)量、年齡、金屬量和許多其他的性質(zhì)。恒星的總質(zhì)量是決定恒星演化和最后命運(yùn)的主要因素。其他特征,包括直徑、自轉(zhuǎn)、運(yùn)動和溫度,都可以在演變的歷史中進(jìn)行測量。描述許多恒星的溫度對光度關(guān)系的圖,也就是赫羅圖(HR圖),可以測量恒星的年齡和演化的階段。
恒星誕生于以氫為主,并且有氦和微量其他重元素的云氣坍縮。一旦核心有足夠的密度,有些氫就可以經(jīng)由核聚變的過程穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換成氦[1]。恒星內(nèi)部多余的能量經(jīng)過輻射和對流組合的攜帶作用傳輸出來;恒星內(nèi)部的壓力則阻止了恒星在自身重力下的崩潰。一旦在核心的氫燃料耗盡,質(zhì)量不少于0.5太陽質(zhì)量的恒星[2],將膨脹成為紅巨星,在某些情況下更重的化學(xué)元素會在核心或包圍著核心的幾層燃燒。這樣的恒星將發(fā)展進(jìn)入簡并狀態(tài),部分被回收進(jìn)入星際空間環(huán)境的物質(zhì),將使下一代恒星誕生時(shí)正元素的比例增加[3]。
恒星并非平均分布在星系之中,多數(shù)恒星會彼此受引力影響而形成聚星,如雙星、三合星、甚至形成星團(tuán)等由數(shù)萬至數(shù)百萬計(jì)的恒星組成的恒星集團(tuán)。當(dāng)兩顆雙星的軌道非常接近時(shí),其引力作用或會對它們的演化產(chǎn)生重大的影響[4],例如一顆白矮星從它的伴星獲得吸積盤氣體成為新星。
千奇百怪的恒星
千奇百怪的恒星(13張)
形成
在宇宙發(fā)展到一定時(shí)期,宇宙中充滿均勻的中性原子氣體云,大體積氣體云由于自身引力而不穩(wěn)定造成塌縮。這樣恒星便進(jìn)入形成階段。在塌縮開始階段,氣體云內(nèi)部壓力很微小,物質(zhì)在自引力作用下加速向中心墜落。當(dāng)物質(zhì)的線度收縮了幾個(gè)數(shù)量級后,情況就不同了,一方面,氣體的密度有了劇烈的增加,另一方面,由于失去的引力位能部分的轉(zhuǎn)化成熱能,氣體溫度也有了很大的增加,氣體的壓力正比于它的密度與溫度的乘積,因而在塌縮過程中,壓力增長更快,這樣,在氣體內(nèi)部很快形成一個(gè)足以與自引力相抗衡的壓力場,這壓力場最后制止引力塌縮,從而建立起一個(gè)新的力學(xué)平衡位形,稱之為星坯。
星坯的力學(xué)平衡是靠內(nèi)部壓力梯度與自引力相抗衡造成的,而壓力梯度的存在卻依賴于內(nèi)部溫度的不均勻性(即星坯中心的溫度要高于外圍的溫度),因此在熱學(xué)上,這是一個(gè)不平衡的系統(tǒng),熱量將從中心逐漸地向外流出。這一熱學(xué)上趨向平衡的自然傾向?qū)αW(xué)起著削弱的作用。于是星坯必須緩慢的收縮,以其引力位能的降低來升高溫度,從而來恢復(fù)力學(xué)平衡;同時(shí)也是以引力位能的降低,來提供星坯輻射所需的能量。這就是星坯演化的主要物理機(jī)制。
最新觀測發(fā)現(xiàn)S1020549恒星
最新觀測發(fā)現(xiàn)S1020549恒星
下面我們利用經(jīng)典引力理論大致的討論這一過程??紤]密度為p、溫度為T、半徑為r的球狀氣云系統(tǒng),氣體熱運(yùn)動能量:
ET=RT=T
(1)將氣體看成單原子理想氣體,μ為摩爾質(zhì)量,R為氣體普適常數(shù)
為了得到氣云球的的引力能Eg,想象經(jīng)球的質(zhì)量一點(diǎn)點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn),將球全部移走場力作的功就等于-Eg。當(dāng)球質(zhì)量為m,半徑為r時(shí),從表面移走dm過程中場力做功:
d=-=-G()1/3m2/3dm
(2)所以:-Eg=-()1/3m2/3dm=G(M5/3
于是:Eg=-(2),
氣體云的總能量:E=ET+EG(3)
靈魂星云將形成新的行星
靈魂星云將形成新的行星
熱運(yùn)動使氣體分布均勻,引力使氣體集中?,F(xiàn)在兩者共同作用。當(dāng)E>0時(shí)熱運(yùn)動為主,氣云是穩(wěn)定的,小的擾動不會影響氣云平衡;當(dāng)E
(4)相應(yīng)的氣體云的臨界質(zhì)量為:
(5)原始?xì)庠泼芏刃?,臨界質(zhì)量很大。所以很少有恒星單獨(dú)產(chǎn)生,大部分是一群恒星一起產(chǎn)生成為星團(tuán)。球形星團(tuán)可以包含10^5→10^7個(gè)恒星,可以認(rèn)為是同時(shí)產(chǎn)生的。
我們已知:太陽質(zhì)量:MΘ=2x10^33,半徑R=7x10^10,我們帶入(2)可得出太陽收縮到今天這個(gè)狀態(tài)以釋放的引力能
太陽的總光度L=4x10^-1如果這個(gè)輻射光度靠引力為能源來維持,那么持續(xù)的時(shí)間是:
很多證明表明,太陽穩(wěn)定的保持著今天的狀態(tài)已有5x10^9年了,因此,星坯階段只能是太陽形成像今天這樣的穩(wěn)定狀態(tài)之前的一個(gè)短暫過渡階段。這樣提出新問題,星坯引力收縮是如何停止的?此后太陽輻射又是以什么為能源?
主序星階段在收縮過程中密度增加,我們知道p∝r-3,由式(4),rc∝r3/2,所以rc比r減小的更快,收縮氣云的一部分又達(dá)到新條件下的臨界,小擾動可以造成新的局部塌縮。如此下去在一定的條件下,大塊氣云收縮為一個(gè)凝聚體成為原恒星,原恒星吸附周圍氣云后繼續(xù)收縮,表面溫度不變,中心溫度不斷升高,引起溫度、密度和氣體成分的各種核反應(yīng)。產(chǎn)生熱能使氣溫升的極高,氣體壓力抵抗引力使原恒星穩(wěn)定下來成為恒星,恒星的演化是從主序星開始的。
哈勃觀測到兩顆燃燒劇烈的超級恒星
哈勃觀測到兩顆燃燒劇烈的超級恒星
恒星的成份大部分是H和He,當(dāng)溫度達(dá)到104K以上,即粒子的平均熱動能達(dá)1eV以上,氫原子通過熱碰撞就充分的電離了(氫的電離能是13.6eV),在溫度進(jìn)一步升高后,等離子氣體中氫核與氫核的碰撞就可能引起核反應(yīng)。對純氫的高溫氣體,最有效的核反應(yīng)系列是所謂的P-P鏈:
其中主要是2D(p,γ)3He反應(yīng)。D含量只有氫的10-4左右,很快就燃完了。如果開始時(shí)D比3He含量多,則反應(yīng)生成的3H可能就是恒星早期3He的主要來源,由于對流到達(dá)恒星表面的這種3He,有可能還保留到現(xiàn)在。
Li,Be,B等輕核和D一樣結(jié)合能很低,含量只是H的2x10-9K左右,當(dāng)中心溫度超過3x106K就開始燃燒,引起(p,a)和(p,a)反應(yīng),很快成為3He和4He。中心溫度達(dá)到107K,密度達(dá)到105kg/m3左右時(shí),產(chǎn)生的氫轉(zhuǎn)化為He的41H→4He過程。這主要是p-p和CNO循環(huán)。同時(shí)含有1H和4He是發(fā)生p-p鏈反應(yīng),有以下三個(gè)分支組成:
p-p1(只有1H)p-p2(同時(shí)有1H、4He)p-p3
主序后的演化由于恒星形成是它的主要成份是氫,而氫的點(diǎn)火溫度又比其他元素都低,所以恒星演化的第一階段總是氫的燃燒階段,即主序階段。在主序階段,恒星內(nèi)部維持著穩(wěn)衡的壓力分布和表面溫度分布,所以在整個(gè)漫長的階段,它的光度和表面溫度都只有很小的變化。下面我們討論,當(dāng)星核區(qū)的氫燃燒完畢后,恒星有將怎么進(jìn)一步演化?