Звезды: общая характеристика

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кемеровский  государственный университет»

физический  факультет

кафедра экспериментальной физики 
 
 
 

«Звезды: общая характеристика»

Реферат 
 
 
 
 

                                                     
 

Выполнила: студентка 2 курса, И-085

Клименко  А.Э.

                                                                                            Проверил:

доктор  педагогических наук, профессор, академик МАН ВШ

Невзоров Б. П. 
 

Кемерово 2009

Содержание

Введение ……………………………………………………………. 3

От предков  к современности…………….………………………….4

Общая характеристика звезд...……………………………………...6

Таинства созвездий……….…………………...………………….…9

Некоторые используемые термины в характеристике звезд….…12

Звезды в пространстве ……………………………………………..14

Заключение………………………………………………………….16

Список использованной литературы……………………………...17

Приложение 1……………………………………………………….18

Приложение 2……………………………………………………….19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ВВЕДЕНИЕ

Небесный  свод, горящий славой звездной,

Таинственно глядит из глубины,

И мы плывем, пылающею бездной

Со  всех сторон окружены.

  Ф.Тютчев 

    Звездное  небо – Великая книга Природы. Кто сумеет ее прочесть, перед тем  раскроются несметные сокровища  окружающего нас Космоса. Непосвященному в секреты астрономии даже трудно себе представить, какое богатство  форм, какая причуда природы скрыта за замысловатыми узорами из звезд, которые древние люди назвали  созвездиями.

    На  протяжении многих веков  люди любовались и изучали звездное небо. Земля, по представлениям наших предков, была гигантским диском, на котором покоится огромный купол – небесный свод. Но прошли тысячелетия, и постепенно люди создали образ того, что они видели. Сейчас, по словам Циолковского, наступила   “эра пристального изучения неба”. Космические полеты приблизили к нам звезды, много новой информации принесли нам. Кроме того, в 20 веке в астрономии произошли значительные изменения – расширился и обогатился теоретический фундамент астрономических наук, появились новые основы астрономического познания, изменился эмпирический базис астрономии. ¹ Все эти преобразования привели к открытиям в новом русле.

    Возросший интерес к познанию звездного  неба обосновывает актуальность данной работы.

    Целью работы является изучение происхождение звезд, их характеристика.

    Объект работы – звезды.

    Предмет – характеристика звездных тел.

    Заинтересовавшись в теме работы, автор стремится  изучить объект со всех сторон, выяснить особенности строения и получить необходимую в будущем информацию в повседневной жизни.

1. ОТ ПРЕДКОВ К СОВРЕМЕННОСТИ

    В древности, когда наши предки жили еще  в пещерах, они каждую ночь смотрели на небо и удивлялись: над их головами, в бездонной вышине, сверкали бесчисленные точки; медленно проходя свой круг, они исчезали к утру, чтобы вновь появится следующей ночью. И там, где днем сверкал огромный диск Солнца, ночью разгоняя тьму, сияла Луна, которая периодически меняла свою форму.

    Некоторые народы были убеждены, что звезды крепятся к небу, как электрические лампочки прикрепляются к потолку. Другие верили, что бог Солнца каждый день пересекает небо с востока на запад  в золотой колеснице, а вечером  исчезает за горизонтом, унося за собой  свет.

    На  протяжении многих веков такие представления  о небе и звездах были общепринятыми, и только за последние 500 лет² люди наконец окончательно разобрались, что же действительно светит на небе.

    Понять  устройство мира люди пытались давно. А началось все с открытия шаровидности Земли. В конце 5 века до нашей эры  греческие философы и астрономы  уже были уверены в том, что  Земля круглая, однако в народе представление  о том, что она плоская, сохранились  вплоть до 16 века. Уже в 250 году н.э. грек Эратосфен точно вычислил длину  окружности земного шара, а великий  астроном Птолемей, живший в Александрии  в 140 году н.э., дополнил новый образ  Вселенной. Он считал, что Земля –  это шар, заключенный в еще  больший шар небесного свода. Небесная ось, т.е. линия вокруг которой  вращается небо, проходит через середину Земли. Звезды, закреплены на небесном своде, и, когда он за сутки оборачивается  вокруг небесной оси с востока  на запад, звезды вращаются вместе с  ним. К звездам Птолемей относил, прежде всего, семь планет, включая  Луну и Солнце. Так как на звездном небе каждая из этих “блуждающих звезд” движется по-своему, он придумал для них собственные сферы, имеющие свою скорость вращения. Система Птолемея считалась одной из самых авторитетных вплоть до середины веков.

    Философ Платон утверждал, что помещать Землю  в центр Вселенной неверно, а  астроном Аристарх из Самсона считал, что звезды движутся вокруг Земли, а  она вращается вокруг своей оси. К тому же Аристарх был убежден, что  Земля описывает путь вокруг Солнца.

    Николай Коперник в своей книге “О вращении небесных сфер” первым описал то, о чем оба грека могли лишь догадываться, позднее отрекся от своего учения. На протяжении многих лет Коперник наблюдал планеты и звезды и изучал старинные рукописи. Он пришел к выводу, что Земля – это планета, которая обращается вокруг Солнца. Он даже определил расположение планет и их удаление от Солнца. Но почти никто пе поверил в его теорию.

    Спустя 66 лет великий итальянский ученый-астроном Галилео Галилей подтвердил правильность выводов Коперника. С помощью  изобретенного телескопа он открыл четыре спутника планеты Юпитер, а  также обнаружил, что Венера, как  и Луна, имеет фазы. Эти факты  можно было объяснить только с  помощью учения Коперника, и Галилео  Галилей стал его твердым и  принципиальным последователем.

    Датский астроном Тихо Браге исследовал планеты  и рассчитал их орбиты; его последователь Иоганн Кеплер в 1605 году открыл, что планеты движутся вокруг Солнца, не по круговым орбитам, а по эллиптическим. Он же первым догадался, что небесные тела взаимно притягивают друг друга, чем и объясняется их вращение вокруг Солнца. Позднее американский ученый Исаак Ньютон дал научное обоснование этих открытий и гипотез – он открыл закон, объяснявший движение планет вокруг Солнца: закон гравитации, или закон всемирного тяготения. После этого открытия Ньютон смог вычислить периоды обращения планет вокруг Солнца. Он также установил причину возникновения морских приливов и отливов, исследовал свет и цвет, усовершенствовал телескоп, изучил воздушные колебания и еще многие другие проблемы, стоявшие перед учеными-астрономами в то время.

    Учение  великого англичанина Исаака Ньютона  легло в основу современной астрономии. С того момента появилась возможность  основательно, при помощи научно-доказательных  теорий, заняться изучением тайн звездного  неба. Сейчас же знания о звездном небе, Вселенной настолько расширились, что каждый желающий может постичь  тайны астрономии, выбрав одно из множеств пособий по данному предмету.

    Круг  “знатоков” звездного неба расширяется с каждым годом. Для тех, кто хорошо знаком с созвездиями и их расположением по отношению к горизонту в различные моменты суток и года, звезды могут служить ориентирами, позволяющими находить стороны горизонта в незнакомой местности и даже приближенно определять момент времени. Именно это обстоятельство изначально и побудило древних людей внимательно изучать звездное небо. В наши дни методы ориентировки по звездам должны быть хорошо известны туристам, разведчикам, морякам, летчикам. Хорошо знать созвездия должны также наблюдатели искусственных спутников Земли и других космических летательных аппаратов.

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗВЕЗД

    Невооруженным взглядом на ночном небе можно увидеть от 2 до 3 тысяч звезд. При этом бросается в глаза, что все они различны по своей яркости. Существует группа особенно ярких звезд, которые называют “звезды первой величины”. Затем идут звезды “второй величины”, их на порядок больше, и так далее. Чем больше звездной величины, тем они слабее и незаметнее. Звезды, насколько это было возможно, посчитаны и занесены в астрономические каталоги. Оказалось, что их около миллиона. Всего нашему взору предоставляется около двух миллиардов звезд. Общее же количество звезд во Вселенной оценивается в 10²² .³

     Звезды  отличаются друг от друга по размеру, плотности, цвету и температуре. Химический состав звезд примерно одинаков, хотя процентное содержание тех или иных веществ в разных звездах может быть различным. В звездах преобладают водород и гелий. Процентное содержание других химических элементов в звездах невелико.

     Спектры звезд отличаются большим разнообразием, причиной которого, однако, служит не различие в химическом составе звезд, а  главным образом существенная разница  в их температуре. Изучение спектра  звезд показывает, что природа  этих небесных тел сходна с природой Солнца.

     Наблюдая  звезды, можно заметить, что они  имеют разные оттенки цвета: одни белы или голубоваты, другие желтоваты  и даже красноваты. Разница в цветах звезд связана с их температурой. Наиболее горячими являются белые и  голубые звезды. Температура их поверхности заключена в пределах от 10 000 до 30 000 К. В виде исключения встречаются даже еще более горячие звезды, с температурой поверхности порядка 100 000 К. Желтые звезды, к числу которых относится и наше Солнце, холоднее температура их поверхности близка к 6000 К. Самыми холодными являются красные звезды — у некоторых из них температура поверхности не превосходит 2000 К. В глубоких же недрах звезд температуры измеряются многими миллионами кельвинов.

     Одна  из важнейших физических характеристик  звезд — это их светимость.  Высокая светимость звезд, одерживаемая в течение долгого времени, свидетельствует  о выделении в них огромных количеств энергии. Современная  физика указывает на два возможных  источника энергии – гравитационное сжатие, приводящее к выделению гравитационной энергии, и термоядерные реакции, в  результате которых из ядер легких элементов синтезируются ядра с  более тяжелых элементов и выделяется большое количество элементов.⁴ Светимостью называется число, которое характеризует силу света звезды по отношению к Солнцу. Например, если светимость звезды равна 1000, это значит, что данная звезда излучает в тысячу раз больше света, чем Солнце. Светимость звезд зависит как от размеров поверхности звезды (при одинаковых температурах звезды больших размеров излучают света больше), так и от ее температуры (при одинаковых размерах звезды с более высокими температурами интенсивнее излучают свет). Светимости звезд весьма различны. Есть звезды, излучающие в сотни тысяч раз больше света, чем Солнце. Но, с другой стороны, открыты звезды, светимость которых в сотни тысяч раз меньше светимости Солнца. Звезды большой светимости называются звездами-гигантами, а звезды малой светимости — звездами-карликами.

     По  размерам звезды сильно отличаются друг от друга. Есть гигантские звезды, поперечники  которых в сотни раз больше поперечника Солнца, и, с другой стороны, в мире звезд встречаются звезды-карлики, по размерам схожие с Землей. При этом массы всех звезд сходны между собой и редко можно встретить звезду, которая была бы в несколько десятков раз “тяжелее” или “легче” Солнца. Но отсюда сразу следует, что средние плотности звезд должны отличаться большим многообразием. Действительно, вещество звезд-гигантов необычайно разрежено: по своей плотности оно в тысячи раз меньше плотности комнатного воздуха. Зато среди звезд-карликов встречаются так называемые белые карлики (очень горячие маленькие звезды), средняя плотность которых в десятки тысяч раз больше плотности воды.

     Современная астрофизика объяснила причины  столь высокой плотности звездного  вещества. В недрах белых карликов господствуют чудовищные по величине температуры и давления. Благодаря  этому атомы веществ полностью ионизованы, то есть их ядра лишены обычных атомных электронов. Покинувшие «свои» ядра электроны вместе с оголенными ядрами атомов образуют сверхплотную смесь — вырожденный газ. В вырожденном газе ядра атомов, несущие в себе основную массу вещества, находятся друг к другу гораздо ближе, чем в обычных земных условиях.